חומר MXENE 2D

MXENE הוא מעמד של תרכובות אורגניות דו-ממדיות במדע החומרים. חומרים אלה מורכבים מקרבידים מתכתיים, ניטרידס או ניטריד פחמן כמה שכבות אטומיות בעובי. לראשונה דווח בשנת 2011 כי לחומרי MXENE יש את המוליכות המתכתית של קרבידי מתכת מעבר מכיוון שיש להם קבוצות הידרוקסיל או חמצן סופני על משטחים.
מבחינה מורפולוגית, MXENE הוא כמו הידרוגל מעוטר בין תחמוצות מתכת, והוא מוליך חשמל כל כך טוב שהוא יכול להחליף נחושת ואלומיניום בחוטים, כך שיונים נעים עם הרבה פחות התנגדות.
חשיבות הפריצה הטכנולוגית של MXENE היא לא רק להפחתת זמן הטעינה של הטלפונים הניידים. פרופסור גאו גואקי, האחראי על פרויקט המחקר, מאמין כי היישום האמיתי של MXENE יכול גם להרחיב על כלי רכב חשמליים ולקדם את הפופולריזציה של כלי רכב כאלה.
למקסן הסינטטי שהוכן על ידי תחריט HF יש מורפולוגיה דמוית אקורדיון, הם MXENE רב שכבתיים (ML-MXENE), או כאשר פחות מחמש שכבות נקראות שכבה דקה MXENE (FL-MXENE). מכיוון שניתן לחבר את פני השטח של MXENE לקבוצות פונקציונליות, ניתן לקרוא MN+1XNTX (כאשר T היא הקבוצה הפונקציונלית, O, F, OH) בדרך הרגילה.
ניתן להכין MXENE על ידי תחריט שלב המקסימום, המכיל בדרך כלל יוני פלואוריד כמו חומצה הידרופלואורית (HF), אמוניום מימן פלואוריד (NH4HF2), או חומצה הידרוכלורית (HCL) עם תערובת של פלואוריד ליתיום (LIF). לדוגמה, תחריט TI3ALC2 בטמפרטורת החדר בתמיסה מימית HF יכול להסיר באופן סלקטיבי את אטום ה- A (AL), ואילו פני השטח של שכבת הקרביד מייצרת את האטומים O, OH ו/או F.
Ti4n3 הוא החומר היחיד של Mxene Nitride שדווח כי סונתז, ויש לו שיטת הכנה שונה מחומר Mxene Carbide. כדי לסנתז את TI4N3, יש לטפל בטפל בטמפרטורות גבוהות שלב מקסימום TI4ALN3 ופלואוריד אאוטקטי (ליתיום פלואוריד, נתרן פלואוריד, פלואוריד אשלגן) בטמפרטורות גבוהות. שיטה זו יכולה לשחוק אלומיניום, להשאיר שכבות מרובות של TI4N3, ואז שקועה בתמיסת טטרבוטיל -אמוניום הידרוקסיד אולטרסאונד, ניתן לחלק לשכבות בודדות או דקות (מעט שכבות).