Ученые представили новый 2D-материал, который может снизить аудиошум, улучшить батареи и блокировать электромагнитные помехи. Исследование подтверждает его эффективность, в отличие от сомнительных продуктов. Подробнее... — neowin.net
Команда под руководством профессора Хуан Цин из Нинбоского института технологий и инжиниринга материалов (NIMTE) Китайской академии наук нашла новый способ «редактировать» внутренние слои MAX-фаз — семейства слоистых соединений. Их исследование, опубликованное в Nature Synthesis, демонстрирует, как этот прорыв может привести к созданию новых двумерных (2D) материалов, применяемых в батареях, катализаторах и для защиты от электромагнитных помех (EMI).
Последнее может оказаться важным нововведением на аудиорынке, поскольку низкий уровень шума — одна из самых желанных характеристик, которую ищут аудиофилы. Многие тратят большие суммы на кабели и устройства, иногда даже на определенные «волшебные» продукты.
MAX-фазы — это соединения, состоящие из раннего переходного металла в сочетании с углеродом или азотом, расположенные в слоистых структурах. Это делает их хорошей отправной точкой для создания 2D-материалов толщиной всего в несколько атомов. Хорошо известная группа таких материалов, MXenes, обычно получается путем удаления металлических атомов А-сайта из MAX-фаз. Но когда неметаллические атомы, такие как кислород, сера или фосфор, занимают А-сайты, как M–A, так и M–X подслои сильно ковалентны, что блокирует обычный процесс травления.
Исследователи обнаружили, что эти ковалентные подслои ведут себя по-разному при воздействии высокотемпературных расплавленных состояний. Используя эту разницу в реакционной способности, они смогли структурно модифицировать подслои, заменяя атомы X-сайта неметаллами, такими как бор, селен, сера, фосфор и углерод. Они также показали, что кислотные катионы Льюиса могут понижать степень окисления элементов M, что позволяет присоединять больше неметаллов и превращать не-ван-дер-ваальсовы MAX-фазы в ван-дер-ваальсовы слоистые материалы. Профессор Хуан пояснил: «Контролируя общую энтальпию образования реакции, мы можем добиться целенаправленной замены атомов подслоя. Это открывает путь к созданию слоистых материалов с заданными свойствами».
Энтальпия — это научный термин, используемый в химии и физике для описания общего содержания тепла в системе. В этом исследовании контроль энтальпии позволил команде тщательно заменить определенные атомы в слоистой структуре MAX-фаз, обеспечив протекание реакции по намеченному плану.
Используя этот подход, команда создала новое семейство соединений, названное карбидами/нитридами халькогенидов ранних переходных металлов (TMXCs). Эти материалы сочетают в себе свойства MXenes и дихалькогенидов переходных металлов (TMDs). Атомные структуры в монослойных TMXCs аналогичны MXenes, но степени окисления атомов M-сайта могут регулироваться как замещающими атомами X-сайта, так и интеркалированными катионами. Исследователи также показали, что TMXCs могут быть расслоены на монослойные нанолисты с помощью «химических ножниц» — доноров электронов, получая листы толщиной в один атом с уникальными свойствами.
Как эксперименты, так и расчеты подтвердили, что изменение X-элемента в подслое M–X изменяет электронную структуру TMXCs. Эта способность контролировать структуру и свойства может сделать их полезными в области электрохимического хранения энергии, батарей, катализа и защиты от EMI.
Источник: Chinese Academy of Sciences, Nature
Эта статья была сгенерирована с помощью ИИ и отредактирована. В соответствии с разделом 107 Закона об авторском праве 1976 года, данный материал используется в целях новостного освещения. Добросовестное использование — это использование, разрешенное законодательством об авторском праве, которое в противном случае могло бы нарушать авторские права.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Sayan Sen