Möglichst viele Schichten mit Butter dazwischen zu schichten ist der Schlüssel zu einem perfekten Croissant. Ebenso besteht eine vielversprechende neue Substanz für neue Anwendungen aus mehreren unglaublich dünnen Metallschichten, denen Forscher verschiedene Ionen für unterschiedliche Zwecke hinzufügen können. Dadurch wird das Potenzial dieser Materialien für den Einsatz in zukünftiger Hightech-Elektronik oder Energiespeicherung stark erhöht.
Was ist MXen?
Genannt MXenes und ausgesprochen „max-eens“, erforderte die Herstellung so viel Arbeit wie ein dünnes Croissant aus einer ehemals französischen Bäckerei.
Eine neue Entdeckung von Forschern der University of Chicago zeigt jedoch, wie diese MXens viel schneller und einfacher mit weniger schädlichen Folgen hergestellt werden können.
Die Entdeckung, die am 23. März in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde, soll zu neuen Entdeckungen inspirieren und den Weg für den Einsatz von MXens in gewöhnlicher Elektronik und Geräten ebnen.
Atomindustrie
Als MXens 2011 erstmals beschrieben wurden, sorgten sie unter Wissenschaftlern für große Aufregung. Wenn ein Metall wie Gold oder Titan abgetragen wird, um atomar dünne Schichten zu erzeugen, verhält es sich normalerweise nicht mehr wie ein Metall. MXene sind jedoch in der Lage, dank außergewöhnlich starker chemischer Wechselwirkungen die einzigartigen Eigenschaften des Metalls, wie beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit, beizubehalten.
Sie sind auch sehr anpassungsfähig: "Man kann zum Beispiel Ionen zwischen Schichten platzieren, um Energie zu speichern", sagte Di Wang, ein Chemie-Doktorand, der zusammen mit dem Postdoktoranden Chenkun Zhou die Arbeit geschrieben hat.
Aufgrund all dieser Vorteile können MXens unglaublich nützlich für den Bau neuer Geräte sein, z. B. solche, die Strom speichern oder elektromagnetische Interferenzen verhindern.
Aber die einzige Methode, die wir kennen, um MXen herzustellen, erforderte eine Reihe schwieriger chemischer Verfahrensschritte, darunter das Erhitzen der Kombination auf 3.000 °F und das anschließende Eintauchen in Flusssäure.
Laut Dmitri Talapin, Ernest DeWitt Burton Distinguished Service Professor of Chemistry an der University of Chicago, Co-Autor am Argonne National Laboratory und Co-Autor der Veröffentlichung, „Wenn Sie ein paar Gramm für Experimente im Labor tun, ist das in Ordnung, aber wenn Sie es in großen Mengen zur Verwendung in kommerziellen Produkten verwenden möchten, ist das in Ordnung.“ wird zu einem großen Problem bei der Entsorgung von Schleifabfällen.“
Die Gruppe wandte chemische Ideen an, insbesondere "Atomökonomie", die darauf abzielen, die Menge an Atomen zu reduzieren, die während einer Reaktion verschwendet werden, um einen effizienteren und weniger gefährlichen Prozess zu schaffen.
Forscher von UChicago haben neue chemische Prozesse entdeckt, die die Herstellung von MXen aus einfachen und erschwinglichen Vorläufern ohne die Notwendigkeit von Flusssäure ermöglichen. Dies erfordert nur einen Schritt; oder Kombinieren Sie verschiedene Chemikalien mit dem Metall, das Sie für die Schichten verwenden möchten, und erhitzen Sie es auf 1.700 ° F. Wang fuhr fort: „Dann öffnest du es und da sind sie.“
Das einfachere, weniger gefährliche Verfahren eröffnet Forschern neue Möglichkeiten zur Entwicklung und Erforschung neuer Variationen von MXen für eine Vielzahl von Anwendungen, wie z. B. verschiedene Metalllegierungen oder verschiedene Ionenaromen. Die Technologie wurde mit den Metallen Titan und Zirkonium getestet, aber die Forscher glauben, dass sie auf eine Vielzahl zusätzlicher Kombinationen angewendet werden könnte.
Wang sagte: „Diese neuen MXen sind auch ästhetisch ansprechend. Sie sehen aus wie Blumen, was für Reaktionen besser sein kann, da Ionen und Moleküle dank der freiliegenden Kanten leicht zwischen Metallschichten hindurchtreten können.
Quelle: phys.org/news
Günceleme: 24/03/2023 13:50