Mxenes alla frontiera del mondo dei materiali 2D

Dipartimento di scienze e ingegneria dei materiali di Yury Gogotsi e AJ Drexel Nanomaterials Institute, Drexel University, Philadelphia, PA 19104, USA E-mail: gogotsi@drexel.edu

Abstract: la famiglia di carburi e nitruri in metallo di transizione 2D (MXENES) si sono espansi rapidamente dalla scoperta di TI3C2 nel 2011 [1]. Sono stati sintetizzati circa 30 diversi mxenes e la struttura e le proprietà di numerosi altri mxenes sono stati previsti usando calcoli di teoria funzionale della densità (DFT) [2]. Inoltre, la disponibilità di soluzioni solide su siti M e X, il controllo delle terminazioni superficiali e la scoperta di mxeni a doppia M (EG, MO2tic2) ordinati offrono il potenziale per la sintesi di dozzine di nuove strutture distinte. Questa presentazione descriverà lo stato dell'arte nella sintesi di Mxenes. La delaminazione nei fiocchi 2D a livello singolo e l'assemblaggio in film e strutture 3D, nonché le loro proprietà verranno discusse. Le relazioni di proprietà-struttura di sintesi di mxenes saranno affrontate nell'esempio di TI3C2 e MXENES recentemente sviluppati. La chimica versatile della famiglia Mxene rende le loro proprietà sintonizzabili per una grande varietà di applicazioni [3]. I menes di ossigeno o idrossil-terminato, come TI3C2O2, hanno dimostrato di avere strati di metalli di transizione capaci di redox sulla superficie e offrono una combinazione di alta conducibilità elettronica con idrofilia, nonché trasporto ionico veloce [4]. Questo, tra le altre proprietà vantaggiose, rende i candidati promettenti della famiglia materiale per lo stoccaggio di energia e le relative applicazioni elettrochimiche [5], ma le applicazioni in plasmonici, elettrocatalisi, biosensori, purificazione/desalinizzazione dell'acqua e altri campi sono ugualmente eccitanti. In particolare, verranno affrontate le applicazioni di schermatura elettromagnetica e antenna di mxenes

Riferimenti: [1] M. Naguib, et al., Nanocristalli bidimensionali prodotti dall'esfoliazione di Ti3alc2, Materiali avanzati, 23, 4248 (2011). [2] X. Xiao, H. Wang, P. Urbankowski, Y. Gogotsi, Sintesi topochimica di materiali 2D, Recensioni della società chimica, 47 (23) 8744 - 8765 (2018). [3] B. Anasori, M. Lukatskaya, Y. Gogotsi, carburi in metallo 2D e nitruri (Mxenes) per lo stoccaggio di energia, Recensioni naturali Materiali, 2, 16098 (2017). [4] K. Hantanasirisakul, Y. Gogotsi, Proprietà elettroniche e ottiche di carburi e nitruri in metallo di transizione 2D (Mxenes), Materiali avanzati, 30 (52) 1804779 (2018). [5] X. Wang, et al, Influenza dei solventi sulla conservazione della carica nel carburo di titanio Mxene, Nature Energy, 4, 241–248 (2019). Biografia: il Dr. Yury Gogotsi è il distinto professore universitario e Charles T. e Ruth M. Bach Professore di scienze dei materiali e ingegneria presso la Drexel University. È anche direttore dell'AJ Drexel Nanomaterials Institute. Ha ricevuto la sua SM (1984) e PhD (1986) dal Politecnico di Kiev e una laurea in DSC presso l'Accademia ucraina delle scienze nel 1995. Il suo gruppo di ricerca lavora su carburi 2D, carboni nanostrutturati e altri nanomateriali per energia, acqua e biomediche. È riconosciuto come ricercatore altamente citato e citazioni vincitore da Thomson Reuters/Clarivate Analytics (H-INDEX che supera i 100). Ha ricevuto numerosi premi per le sue ricerche tra cui il premio European Carbon Association, S. Somiya Award presso l'International Union of Material Research Societies, Nano Energy Award da Elsevier, International Nanotechnology Premio (Rusnanoplize), R&D 100 da R&D Magazine (due volte) . È stato eletto membro dell'American Association for Advancement of Science (AAAS), Material Research Society, American Ceramic Society, The Electrochemical Society, International Society of Electrochemistry, Royal Society of Chemistry, Nanosmat Society, nonché accademico del mondo Academy of Ceramics e Fellow dell'Accademia europea delle scienze. Ha anche fatto parte del consiglio di amministrazione della signora e sta agendo come redattore associato di ACS Nano