Am y tro cyntaf, mae ymchwilwyr wedi lleihau cineteg ocsidiad mxenes ar y raddfa atomig

Teitl y ffynhonnell: Ymchwilwyr am y tro cyntaf o ostyngiad graddfa atomig cineteg ocsideiddio mxenes

Yn ddiweddar, mae tîm yr Athro Cysylltiol Meng Xing, Labordy Allweddol Ffiseg Batri Newydd a Thechnoleg y Weinyddiaeth Addysg, Coleg Ffiseg, Prifysgol Jilin, wedi gwneud cynnydd pwysig wrth gyfrifo damcaniaethol ymddygiad ocsideiddio carbidau metel pontio dau ddimensiwn /nitrides/carbon nitridau (mxenes), a chyhoeddwyd y canlyniadau perthnasol ar -lein yng nghemeg gymhwysol yr Almaen ar Fehefin 14, 2023.

Oherwydd ei ddargludedd uchel a'i grwpiau swyddogaethol arwyneb cyfoethog, defnyddir MXENES yn helaeth mewn egni, dyfeisiau electronig, biofeddygaeth a meysydd eraill. Fodd bynnag, mae Mxenes yn hawdd diraddio ocsidau metel pontio mewn amgylcheddau gwlyb neu doddiannau dyfrllyd, sy'n cyfyngu ar ei gymhwysiad mewn amrywiol feysydd. Felly, mae sut i syntheseiddio deunyddiau mxenes â sefydlogrwydd cemegol uchel yn broblem wyddonol allweddol i'w datrys ar frys.

Yn yr astudiaeth, cynhaliodd tîm ymchwil Meng astudiaeth gyfrifo ddamcaniaethol manwl ar ymddygiad ocsideiddio system dŵr MXenes uwch-fawr. Trwy gyfuno dysgu peiriannau â chyfrifiadau egwyddorion cyntaf, cyflawnodd yr ymchwilwyr efelychiadau dynameg moleciwlaidd nanosecond gyda chywirdeb DFT, ac am y tro cyntaf fe wnaethant leihau'r broses cinetig o ocsidiad Mxenes o'r raddfa atomig, gan ddatgelu natur y pydredd esbonyddol o ocsidiad mxenes a arsylwyd yn arbrofol. Eglurwyd mecanwaith ocsideiddio mxenes mewn amgylchedd gwlyb neu doddiant dyfrllyd.

Datblygodd yr ymchwilwyr swyddogaeth bosibl rhwydwaith niwral ar gyfer y system dŵr MXenes, sy'n perfformio'n dda ar y set prawf, gyda gwallau gwraidd-cymedrig-sgwâr o 2.35MeV/ atom ar gyfer ynni a 0.083EV/ A ar gyfer grym o'i gymharu â chyfrifiadau DFT. Mae'r efelychiad MD sy'n seiliedig ar y swyddogaeth bosibl yn gyson iawn â'r efelychiad AIMD yn y swyddogaeth dosbarthu rheiddiol a'r prawf eiddo dwysedd deinamig. Mae canlyniadau efelychu MD y system dŵr MXenes yn dangos po fwyaf trwchus yr haen ddŵr, y bondiau hydrogen mwy fertigol fesul uned o foleciwlau dŵr, y mwyaf cyfyngedig yw symudiad moleciwlau dŵr i arwyneb sylfaen MXenes, gan arwain at gynnydd yn y pellter cyfartalog yn y pellter cyfartalog Rhwng yr atomau metel pontio a'r atomau ocsigen mewn dŵr, ac mae'r gyfradd ocsideiddio Mxenes yn gostwng gyda chynnydd yn y trwch haen dŵr. Ar yr un pryd, bydd ocsidiad mxenes yn rhyddhau protonau am ddim, a fydd yn ffurfio proton hydradol nodweddiadol â dŵr, ac felly'n rhwymo symudiad moleciwlau dŵr, gan wneud cyfradd ocsideiddio mxenes yn gostwng gyda chynyddu amser. Mae'r pellter cyfartalog rhwng gwahanol fathau o atomau metel pontio ac atomau ocsigen mewn dŵr, yn ogystal â thebygolrwydd arsugniad corfforol moleciwlau dŵr ar arwyneb sylfaen Mxenes, yn dangos bodolaeth haen amddiffynnol ocsid ar wyneb Mxenes.

Mae'r canfyddiadau pwysig hyn yn darparu arweiniad damcaniaethol ar gyfer synthesis deunyddiau MXENES hynod sefydlog.