07:47 2023-03-24
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Oamenii de știință descoperă o modalitate ușoară de a face straturi de metal subțiri atomice pentru noi tehnologii
_ Oamenii de știință descoperă o modalitate ușoară de a crea straturi de metal subțiri atomic pentru tehnologie nouă
Secretul unui croissant perfect îl reprezintă straturile — cât mai multe, fiecare intercalate cu unt. În mod similar, un nou material promițător pentru noi aplicații este realizat din multe straturi extrem de subțiri de metal, între care oamenii de știință pot aluneca diferiți ioni în diverse scopuri. Acest lucru le face potențial foarte utile pentru viitoarele electronice de înaltă tehnologie sau pentru stocarea energiei.
Până de curând, aceste materiale – cunoscute sub numele de MXenes, pronunțat „max-eens” – erau ca forță de muncă. -intensive precum croissantele bune făcute într-o brutărie franceză.
Dar o nouă descoperire a oamenilor de știință de la Universitatea din Chicago arată cum să produci aceste MXene mult mai rapid și mai ușor, cu mai puține produse secundare toxice.
Cercetătorii speră că descoperirea, publicată pe 23 martie în Science, va stimula noi inovații și va deschide calea către utilizarea MXenes în electronicele și dispozitivele de zi cu zi.
Când au fost descoperite în 2011, MXenes a făcut o mulțime de oamenii de știință foarte entuziasmați. De obicei, atunci când bărbierești un metal precum aurul sau titanul pentru a crea foi subțiri atomice, acesta încetează să se comporte ca un metal. Dar legăturile chimice neobișnuit de puternice din MXenes le permit să păstreze abilitățile speciale ale metalului, cum ar fi conducerea puternică a electricității.
De asemenea, sunt ușor de personalizat: „Puteți pune ioni între straturi pentru a le folosi pentru a stoca energie. , de exemplu,” a spus studentul absolvent de chimie Di Wang, co-primul autor al lucrării împreună cu cercetătorul postdoctoral Chenkun Zhou.
Toate aceste avantaje ar putea face ca MXenes să fie extrem de util pentru construirea de noi dispozitive – de exemplu, pentru a stoca electricitate sau pentru a bloca interferența undelor electromagnetice.
Cu toate acestea, singura modalitate pe care o știam de a produce MXenes a implicat mai mulți pași intensivi de inginerie chimică, inclusiv încălzirea amestecului la 3.000 ° F, urmată de o baie în acid fluorhidric.
„Este în regulă dacă faceți câteva grame pentru experimente în laborator, dar dacă doriți să faceți cantități mari de utilizat în produse comerciale, ar deveni o problemă majoră de eliminare a deșeurilor corozive.” a explicat Dmitri Talapin, Ernest DeWitt Burton Disti profesor de chimie de serviciu la Universitatea din Chicago, desemnat în comun la Laboratorul Național Argonne și autorul corespunzător al lucrării.
Pentru a proiecta o metodă mai eficientă și mai puțin toxică, echipa a folosit principiile chimiei— în special „economia atomică”, care urmărește să reducă la minimum numărul de atomi risipiți în timpul unei reacții.
Echipa UChicago a descoperit noi reacții chimice care permit oamenilor de știință să producă MXene din precursori simpli și ieftini, fără a utiliza acid hidrofloric. Constă dintr-un singur pas: amestecarea mai multor substanțe chimice cu orice metal din care doriți să faceți straturi, apoi încălzirea amestecului la 1.700 ° F. „Atunci o deschideți și iată-le”, a spus Wang.
Metoda mai ușoară și mai puțin toxică deschide noi căi pentru ca oamenii de știință să creeze și să exploreze noi soiuri de MXene pentru diferite aplicații, cum ar fi diferite metale aliaje sau diferite arome ionice. Echipa a testat metoda cu metale de titan și zirconiu, dar cred că tehnica poate fi folosită și pentru multe alte combinații diferite.
„Aceste noi MXene sunt, de asemenea, frumoase din punct de vedere vizual”, a adăugat Wang. „Se ridică ca niște flori – ceea ce le poate face chiar mai bune pentru reacții, deoarece marginile sunt expuse și accesibile pentru ionii și moleculele să se deplaseze între straturile de metal”.
Studentul absolvent Wooje Cho a fost și coautor al lucrării. Explorarea a fost posibilă prin ajutorul colegilor de la UChicago din diferite departamente, inclusiv chimistul teoretic Suri Vaikuntanathan, directorul unității de cercetare cu raze X Alexander Filatov și electrochimiștii Chong Liu și Mingzhan Wang de la Pritzker School of Molecular Engineering. Microscopia electronică a fost efectuată de Robert Klie și Francisco Lagunas de la Universitatea Illinois din Chicago.
Comentarii:
Adauga Comentariu