MXENE：幅広い新しい材料のための新しい開発アプローチ

Mxeneは、材料科学における2次元無機化合物のクラスです。これらの材料は、遷移金属炭化物、窒化物、または硝酸炭素で構成されています。 Mxene材料は、表面上のヒドロキシル基または末端酸素による遷移金属炭化物の金属導電率を持っているため、2011年に初めて登場しました。これは、スーパーキャパシタ、バッテリー、電磁干渉シールド、複合材料で広く使用されています。たとえば、従来のバッテリーとは異なり、この材料はイオンの動きのためのより多くのチャネルを提供し、イオンの動きの速度を大幅に向上させます。

科学者は、通常、メイングループA要素を選択的にエッチングすることにより、対応する最大相の基質を合成するMxene材料を開発しました。ここで、mは遷移金属を表し、Xは炭素または窒素を表し、主なグループA要素にはアルミニウム、ガリウム、シリコンを含めることができます。 、およびその他の要素。研究者は通常、フッ化水素水素（HF）溶液でエッチングを行い、Mxeneにフッ化物、酸素、水酸化物官能基の混合物を備えています。

グラフェンや移行性炭素ジハリドなどの他の2次元材料の表面とは異なり、官能基も化学的に修正できます。以前の研究では、異なる表面グループを持つMxeneの選択的終端が、調整可能な作業機能や2次元強磁性を含む優れた特性につながることが示されています。基質の共有官能化は、2次元機能材料の合理的な設計のための新しい方向の発見につながります。

2次元遷移金属炭化物の表面官能基は、さまざまな化学変換を受けて、広範囲のMxene材料の使用を促進する可能性があります。シカゴ大学およびアルゴンヌ国立研究所の化学、物理学、およびナノ材料の科学者の研究チームは、Mxene合成のための新しい経路を設計および開発しました。彼らは、溶融無機塩の置換と排除反応を介して表面グループを設置および除去します。チームは、酸素、イミド、硫黄、塩素、セレン、臭素、テルリウムの表面端を持つMxeneをユニークな構造的および電子的特性で成功裏に合成し、これらの表面グループはMxene格子内の原子間距離を制御して、表面に依存する超伝導性を示すこともできます。グループ。