MXENE: Dull datblygu newydd ar gyfer ystod eang o ddeunyddiau newydd

Mae MXENE yn ddosbarth o gyfansoddion anorganig dau ddimensiwn mewn gwyddoniaeth deunyddiau. Mae'r deunyddiau hyn yn cynnwys carbidau metel pontio, nitridau, neu nitridau carbon sawl haen atomig o drwch. Ymddangosodd gyntaf yn 2011 oherwydd bod gan ddeunyddiau mxene ddargludedd metel carbidau metel pontio oherwydd y grŵp hydrocsyl neu ocsigen terfynol ar eu wyneb. Fe'i defnyddir yn helaeth mewn supercapacitors, batris, cysgodi ymyrraeth electromagnetig a deunyddiau cyfansawdd. Er enghraifft, yn wahanol i fatris confensiynol, mae'r deunydd yn darparu mwy o sianeli ar gyfer symud ïonau, gan gynyddu cyflymder symud ïonau yn fawr.

Mae gwyddonwyr wedi datblygu deunyddiau mxene sy'n syntheseiddio swbstradau o'r cyfnod Max cyfatebol, fel arfer trwy ysgythru'n ddetholus prif elfen Grŵp A, lle mae M yn cynrychioli'r metel trawsnewid, mae X yn cynrychioli carbon neu nitrogen, a gall prif elfen Grŵp A gynnwys alwminiwm, galium, silicon , ac elfennau eraill. Mae ymchwilwyr fel arfer yn perfformio ysgythriad mewn toddiant fflworid hydrogen dyfrllyd (HF) i wneud MXENE yn cael cymysgedd o grwpiau swyddogaethol fflworid, ocsigen a hydrocsid.

Yn wahanol i arwynebau deunyddiau dau ddimensiwn eraill, megis graphene a dihalidau carbon trosiannol, gellir addasu grwpiau swyddogaethol yn gemegol hefyd. Mae astudiaethau blaenorol wedi dangos y gall terfynu MXENE yn ddetholus gyda gwahanol grwpiau arwyneb arwain at briodweddau rhagorol, gan gynnwys swyddogaethau gwaith tiwniadwy a ferromagnetiaeth dau ddimensiwn. Bydd swyddogaetholi cofalent swbstradau yn arwain at ddarganfod cyfeiriadau newydd ar gyfer dylunio deunyddiau swyddogaethol dau ddimensiwn yn rhesymol.

Gall grwpiau swyddogaethol arwyneb mewn carbidau metel pontio dau ddimensiwn gael amrywiaeth o drawsnewidiadau cemegol i hwyluso'r defnydd o ystod eang o ddeunyddiau mxene. Mae tîm ymchwil o wyddonwyr cemeg, ffiseg a nanomaterials o Brifysgol Chicago a Labordy Cenedlaethol Argonne wedi cynllunio a datblygu llwybr newydd ar gyfer synthesis MXENE. Maent yn gosod ac yn tynnu grwpiau arwyneb trwy adweithiau amnewid a dileu mewn halwynau anorganig tawdd. Llwyddodd y tîm i syntheseiddio mxene â phennau arwyneb ocsigen, imide, sylffwr, clorin, seleniwm, bromin a tellurium ag eiddo strwythurol ac electronig unigryw, a gall y grwpiau arwyneb hyn hefyd reoli'r pellter rhyngatomig yn y dellt mxene i ddangos goruwchrif ar yr wyneb yn ddibynnol ar yr wyneb i ddangos ei grwpiau.