研究者は初めて、原子スケールでのMxenes酸化の動態を減らしました

ソースタイトル：MXENES酸化速度の原子スケール削減から初めて研究者

最近、ジリン大学の物理学部教育省の新しいバッテリー物理学と技術の主要研究所であるメン・シン准教授のチームは、2次元遷移金属炭化物の酸化挙動の理論的計算に重要な進歩を遂げました。 /窒化物/炭素窒化物（Mxenes）、および関連する結果は、2023年6月14日にドイツの応用化学でオンラインで公開されました。

導電率が高く、表面官能基が豊富なため、Mxenesはエネルギー、電子機器、生物医学、その他の分野で広く使用されています。ただし、Mxenesは、湿った環境または水溶液の遷移金属酸化物に簡単に分解し、さまざまな分野での適用を制限します。したがって、化学物質の安定性の高いMxenes材料を合成する方法は、緊急に解決するための重要な科学的問題です。

この研究では、Mengの研究チームは、超大型Mxenes-Waterシステムの酸化挙動に関する詳細な理論計算研究を実施しました。機械学習と第一原理の計算を組み合わせることにより、研究者はDFT精度でナノ秒分子動力学シミュレーションを達成し、初めて原子スケールからのMxenes酸化の運動プロセスを減らし、観察されたMxenes酸化速度の指数崩壊の性質を明らかにしました。実験的に。湿った環境または水溶液におけるMxenesの酸化メカニズムが解明されました。

研究者は、MXENES-WATERシステムのニューラルネットワーク潜在機能を開発しました。これは、テストセットでうまく機能し、DFT計算と比較してエネルギーに対して2.35mev/原子、力に対して0.083EV/ Aのルート平均誤差誤差を備えています。潜在的な関数に基づくMDシミュレーションは、放射状分布関数のAIMDシミュレーションと動的密度特性テストと非常に一致しています。 Mxenes-waterシステムのMDシミュレーション結果は、水層が厚くなるほど、水分子の単位あたりの垂直水素結合が多いほど、水分子のMxenesベース表面への移動が制限され、平均距離が増加することを示しています。遷移金属原子と水中の酸素原子の間で、Mxenes酸化速度は水層の厚さの増加とともに低下します。同時に、MXENEの酸化により遊離プロトンが放出され、水と典型的な水分補給プロトンが形成され、水分子の動きが結合し、MXENEの酸化速度が時間の増加とともに減少します。さまざまな種類の遷移金属原子と水中の酸素原子間の平均距離、およびMxenesベース表面上の水分子の物理的吸着の確率は、Mxenes表面に酸化物保護層の存在を示しています。

これらの重要な発見は、高度に安定したMxenes材料の統合のための理論的ガイダンスを提供します。