En ny vej til konstruktion af 2D MXene-familien via ædle metaller atomlag aflejringsteknikker

Et team af forskere, ledet af professor Soo-Hyun Kim fra Graduate School of Semiconductors Materials and Devices Engineering og Institut for Materials Science and Engineering ved UNIST har gjort betydelige fremskridt med præcist at kontrollere ædelmetaller (Ru, Ir, Pt, Pd) inkorporering ved atomlagsdeposition (ALD).

I denne undersøgelse, offentliggjort i Advanced Science , udviklede holdet med succes unikke og uudforskede todimensionelle (2D) nanomaterialer V-MXene for allerførste gang kombineret med ædelmetal ruthenium (Ru) gennem ALD-processen. Dette gennembrud har et enormt løfte for forskellige applikationer, både kontakt- og ikke-kontakttilstand for temperaturføling i realtid ved menneske-maskine-grænsefladen.

Integrationen af ​​Ru-konstrueret V-MXene gennem ALD har demonstreret en bemærkelsesværdig 300 % forbedring i enhedsregistreringsydelse og holdbarhed, der overgår egenskaberne af uberørt V-MXene. Dette fremskridt baner ikke kun vejen mod skabelsen af ​​multifunktionelle, banebrydende personlige sundhedsplejeanordninger, men rummer også store løfter for udviklingen af ​​ren energikonvertering og lagringsteknologier.

Desuden muliggør anvendelsen af ​​den industrielt skalerbare ALD-teknik, der anvendes i denne forskning, præcis konstruktion af MXene-overflader med ædelmetaller, hvilket åbner op for nye muligheder for fremtidige anvendelser.

"Vi er begejstrede for potentialet i dette gennembrud," sagde professor Kim. "Den præcisionsaktiverede integration af ædelmetaller åbner op for en helt ny verden af ​​muligheder i udviklingen af ​​alsidige, næste generations og sikre personlige sundhedsplejeanordninger samt rene energiomdannelses- og lagringssystemer med potentiale til at påvirke væsentligt menneskers liv."

Dr. Debananda Mohapatra, Associate Research Professor ved Graduate School of Semiconductors Materials and Devices Engineering ved UNIST, understregede letheden og alsidigheden ved at konstruere MXene-overflader med ædelmetaller ved at bruge industrielt favoriserede ALD-teknikker. Han fremhævede også potentialet for realtidsapplikationer i bærbare sundhedsenheder og rene energifelter. Han sagde:"Dette vellykkede arbejde markerer begyndelsen på et blomstrende forskningsfelt med fokus på at fremme 2D nanomateriale engineering og applikationer bemyndiget af ALD."

Forskerholdet fremhævede yderligere det enorme potentiale for at udforske de mindre undersøgte ikke-Ti-MXener, såsom Mo-, V- og Nb-baserede MXener, til overflade-intern strukturkonstruktion ved brug af selektive ædelmetaller (Ru, Ir, Pt, Pd) ALD-processer.

Ved at inkorporere enkelte atomer eller atomklynger af ædelmetaller (Ru, Ir, Pt og Pd), kan den resulterende overfladeaktivitet og følsomheden/energiydelsen pr. atom øges betydeligt. Denne tilgang minimerer brugen af ​​disse sparsomme og dyre ædelmetaller.

Flere oplysninger: Debananda Mohapatra et al., Process Controlled Ruthenium on 2D Engineered V-MXene via Atomic Layer Deposition for Human Healthcare Monitoring, Advanced Science (2023). DOI:10.1002/advs.202206355

Journaloplysninger: Avanceret videnskab

Leveret af Ulsan National Institute of Science and Technology