4 godzin temu
W czasopiśmie „Nature Synthesis” opublikowano pracę prezentującą nową metodę otrzymywania MXenów – zaawansowanych materiałów dwuwymiarowych o dużym potencjale zastosowań w elektronice i energetyce. Wśród współautorów publikacji jest dr Kamil Sobczak, kierownik Laboratorium Mikroskopii i Spektroskopii Elektronowej w Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych UW.
W artykule Triphasic synthesis of MXenes with uniform and controlled halogen terminations baacze przedstawiono innowacyjną trójfazową metodę syntezy MXenów (gaz–ciecz–ciało stałe, GLS).
W badaniach uczestniczył dr Kamil Sobczak z Laboratorium Mikroskopii i Spektroskopii Elektronowej Centrum Nauk Biologiczno-Cheicznych UW, który odpowiadał za zaawansowaną charakteryzację strukturalną nowych MXenów z wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM).
MXeny to dwuwymiarowe materiały z rodziny węglików i azotków metali przejściowych, które wyróżniają się bardzo dobrą przewodnością elektryczną i znajdują zastosowanie m.in. w (opto)elektronice, magazynowaniu energii, ekranowaniu fal elektromagnetycznych oraz w detektorach terahercowych.
Kluczową rolę w określaniu adekwatności MXenów odgrywają tzw. terminacje – grupy funkcyjne znajdujące się na ich powierzchni. Dotychczasowe metody syntezy prowadziły jednak do powstawania materiałów z mieszanymi i losowo rozmieszczonymi terminacjami, co powodowało nieuporządkowanie struktury powierzchni oraz pogorszenie transportu ładunku.
Lepsze adekwatności
Jak podkreślają badacze, nowa strategia stanowi istotny przełom. Metoda GLS umożliwia otrzymywanie MXenów o jednorodnych i precyzyjnie kontrolowanych terminacjach halogenowych (Cl, Br, I oraz ich kombinacjach). Proces charakteryzuje się wysoką wydajnością – od 81 do 85% dla materiałów Ti₃C₂Cl₂, Ti₃C₂Br₂ i Ti₃C₂I₂ – przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej integralności strukturalnej. Pozwala również na syntezę MXenów z mieszanymi terminacjami typu dual- i triple-halogenowego.
Otrzymane materiały wykazują znaczącą poprawę adekwatności transportowych. W porównaniu z konwencjonalnymi MXenami o mieszanych terminacjach Cl/O zaobserwowano ponad 160-krotny wzrost makroskopowej przewodności elektrycznej oraz 13-krotny wzrost przewodności w zakresie terahercowym.
Autorzy publikacji podkreślają, iż opracowana metoda otwiera nowe możliwości projektowania MXenów o „szytych na miarę” adekwatnościach, kluczowych dla przyszłych technologii elektronicznych, optoelektronicznych, katalizy i magazynowania energii.
Szczegóły publikacji:
Dongqi Li, Wenhao Zheng, Mahdi Ghorbani-Asl, Juliane Scheiter, Kamil Sobczak, Silvan Kretschmer, Josef Polčák, Pranjali Hirasing Jadhao, Paweł P. Michałowski, Ruoling Yu, Jiaxu Zhang, Jinxin Liu, Jingwei Du, Quanquan Guo, Ehrenfried Zschech, Tomáš Šikola, Mischa Bonn, Nicolás Pérez, Kornelius Nielsch, Arkady V. Krasheninnikov, Hai I. Wang, Minghao Yu & Xinliang Feng, Triphasic synthesis of MXenes with uniform and controlled halogen terminations, „Nature Synthesis”, DOI: https://www.nature.com/articles/s44160-025-00970-w
