Ikke altid dårligt-MXenes spontane oxidation udnyttet til at skabe 2-D nanokompositter

Forskere ved Missouri S&T har opdaget en ny måde at udnytte potentialet i en type spontant oxiderede MXene tynde film, at skabe nanokompositter, der kunne fornemme både lys og miljø. Tidligere har sådan spontan oxidation blev anset for at være skadelig, fordi den nedbryder MXene -strukturen. Forskningen er offentliggjort i juni 2018 -udgaven af ACS Nano , en af ​​Google Scholars bedst bedømte fagfællebedømte videnskabelige tidsskrifter.

"Nu har vi demonstreret den delvise spontane oxidation af MXenes til titaniumoxid, der er integreret med MXene -flagerne, kan udnyttes til billig fremstilling af nyttige MXene-titania nanokompositter, "siger Dr. Vadym Mochalin, lektor i kemi ved Missouri University of Science and Technology og hovedforsker ved forskningen.

"Med den eksponentielle stigning i MXenes 'forskning i løbet af de sidste år, konceptuelle opdagelser bliver mindre hyppige, "siger Mochalin." Parallelt hermed forskere dykker dybere ned i MXenes 'grundlæggende egenskaber, i særdeleshed, den komplicerede kemi af disse materialer. "

MXener er todimensionale uorganiske forbindelser, der består af et par atomtykke lag af metalcarbider og nitrider, der besidder høj elektrisk ledningsevne sammen med hydrofilicitet, ikke-lineære optiske og afstembare elektroniske egenskaber. Som metalliske ledere, de bør ikke producere en fotostrøm inden i materialet, når de udsættes for lys, ligesom typiske halvledere såsom silicium.

Imidlertid, i deres juniavis, "Miljøfølsom fotorespons af spontant delvist oxiderede Ti3C2 MXene tynde film" medforfatter af Mochalin og Dr. Sergii Chertopalov, en postdoktoral forsker i Mochalins gruppe, forfatterne målte en fotostrøm gennem prøverne, da de delvist oxiderede tynde Ti3C2 MXene -film blev bestrålet med ultraviolet (UV) lys.

"Materialforskere kender titaniumoxid som et fotoresponsivt halvledermateriale til mange anvendelser - herunder fotokatalyse, miljøsanering og sansning - men dets fremstilling i form af nanokrystaller eller nanofilmer er dyrt, "siger Chertopalov." Spontan oxidation demonstreres nu som en simpel, billig metode til fremstilling af MXene-halvleder transparente nanokompositfilm til applikationer i UV-fotodetektorer, fotoresistorer, sensorer, og andre enheder, hvis elektriske resistivitet reagerer på UV -stråling og ændrer sig afhængigt af molekylerne i miljøet. "

"Når den udsættes for en omgivende luft, indeholdende ilt og atmosfærisk vanddamp, den spontane oxidation af de titanbaserede MXener får titanoxid til at dannes på overfladen af ​​MXene. Den forskel, vores forskning viser, er, at vi opdagede, at disse delvist oxiderede tynde film reagerede betydeligt på UV -lys, og deres fotorespons afhænger stærkt af den atmosfære, de udsættes for. Dette fund åbner døren for mange nye applikationer af MXenes, "slutter Mochalin.

Siden opdagelsen af ​​MXenes i 2011, Mochalin har grundigt undersøgt materialerne, især deres kemiske og fysiske egenskaber. Udover MXenes og andre 2-D materialer, Mochalin arbejder også med nanodiamanter i tværfaglige rammer ved Missouri S&T og samarbejder i vid udstrækning med internationale forskere og virksomheder, der aktivt forfølger forskning og udvikling af MXenes.

Mochalin og Chertopalov planlægger at præsentere juni -papirresultaterne ved kommende kemi, nanoteknologi, og materialekonferencer. Deres forskning blev delvist finansieret af et starttilskud fra Missouri University of Science and Technology.