Материалы-каннибалы питаются собой для выращивания новых наноструктур
Сотрудники Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики США представили двумерный материал, питающийся собой для получения атомных строительных материалов и формирования из них стабильных структур.
Проект, представленный в Nature Communications, может помочь в улучшении дизайна двумерных материалов для быстро заряжающихся аккумуляторов и электронных устройств, сообщает sciencedaily.com. Исследователи использовали атомы титана и углерода, которые, при экспериментальных условиях, спонтанно формировали слой карбида переходного металла атомарной толщины.
«Ранее мы не наблюдали такую структуру», — сказал Сяан Санг из НЛОР.
Специалист вместе с Рэймондом Уночичем (Raymond Unocic) возглавил команду, проводившую опыты с использованием инновационной сканирующей просвечивающей электронной микроскопии и данных от теоретических симуляций. Авторы начали работать с 2D-керамикой MXene. Она, в отличие от многих аналогов, хорошо проводит электричество за счет чередования слоев углерода или азота с металлами, вроде титана. Они использовали кислотный раствор для вытравливания моноатомных алюминиевых слоев, отшелушивания и деламинирования материала в отдельные монослои карбида титана MXene (Ti3C2).
Обычно структура покрыта защитными функциональными группами из водорода, кислорода и фтора. Их атомы остаются после кислотного отшелушивания. Удаление защитных групп в условиях нагрева и воздействия электронным лучом в вакууме активировало материал. Атомные дефекты, «вакансии» в титане перемещались при травлении к внешнему слою. По сути, «питаясь» собственными компонентами, материал выращивал новые структуры. В процессе появления слоев менялся химический состав, например, с Ti3C2 на Ti4C3.
«Эти материалы эффективны а ионном транспорте, что делает их перспективным сырьем для батарей и суперконденсаторов, — сказал Уночич. – Как процесс изменится при добавлении слоев в нанометровые листы MXene? Это – потенциальная тема для будущих исследований».
Материалы партнеров:
Читайте другие новости:
Читайте также