研究团队探索MXenes在纳米技术应用中的潜力

内布拉斯加大学林肯分校的材料科学家正在探索MXenes的物理性质，MXenes是一个快速增长的二维材料家族，具有许多纳米技术应用的潜力

该团队的工作建立在对石墨烯约二十年的研究基础上，石墨烯是另一个二维材料家族，在许多领域都有重要用途，但与MXenes（发音为“maxenes”）相比存在一些缺点。该团队的最新研究发表在《物质》杂志上

MXenes是由原子薄的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物层组成的。它们起源于所谓的MAX相，其名称描述了其标志性成分：“M”，一种过渡金属，如钛或铬；“A”元素，如铝；“X”代表碳或氮原子。这些组件被包装成分层结构。为了合成MXenes，化学家们使用酸性溶液蚀刻掉“A”元素层，同时保留其他层不变——这是一种相对简单、高产的技术

已经合成了几十种具有不同“M”和“X”元素组合的MXenes。化学教授兼首席研究员Alexander Sinitskii表示，内布拉斯加州团队专注于一种研究较少的版本，该版本含有铬、钛和碳原子

Sinitskii说：“这个领域正在迅速发展。”

MXenes已被证明在储存能量、净化水、防止电磁干扰、生物医学应用等方面非常有用

Sinitskii说，它们有用的关键是它们的化学和结构多样性，以及它们的可扩展性和可加工性，他也是内布拉斯加州材料与纳米科学中心的成员

MXenes具有较大的表面积，易于调节。它们对光也有很强的反应，并且由于其氧和羟基封端的表面而具有亲水性——被水吸引

Sinitskii的团队发现，含铬和钛的MXene具有“一组其他材料所没有的特性”。内布拉斯加州团队之前对其他MXene材料的研究揭示了它们的n型（富电子）特性，并降低了对光的电导率。相比之下，这种新材料是第一种具有p型（缺电子）特性并在光照下电导率增加的MXene

Sinitskii说：“这些是MXenes非常不寻常的特征。”。“在许多电子应用中，需要n型和p型材料并结合使用。以前研究的MXene都是n型，但现在我们展示了第一个p型MXene。这应该能够实现复杂的结构，其中互补的MXene可以一起使用以实现新的电子功能。”

他的团队还能够生产出比以前更大、更均匀的铬/碳化钛MXene薄片，这使得它们更容易研究和使用

其他作者是化学博士后研究员Saman Bagheri；Michael J.Loes，研究生，化学；陆海东，物理与天文学研究助理教授；Rashmeet Khurana，化学研究生；Ibrahim Kholil女士，化学研究生；以及物理学和天文学马赫教授Alexei Gruverman。合著者均来自南达科他州矿业与技术学院，他们是Alexey Lipatov、Khimananda Acharya和Tula R.Paudel More information: Saman Bagheri et al, Synthesis of high-quality large Cr2TiC2T MXene monolayers, their mechanical properties, p-type electrical transport, and positive photoresponse, Matter (2024). DOI: 10.1016/j.matt.2024.08.019

Journal information: Matter