యూనివర్శిటీ ఆఫ్ నెబ్రాస్కా-లింకన్ మెటీరియల్స్ శాస్త్రవేత్తల నేతృత్వంలోని పరిశోధనా బృందం MXenes యొక్క భౌతిక లక్షణాలను అన్వేషిస్తోంది, ఇది అనేక నానోటెక్నాలజీ అనువర్తనాలకు సంభావ్యతతో వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్న ద్విమితీయ పదార్థాల కుటుంబం.
బృందం యొక్క పని గ్రాఫేన్‌లపై సుమారు రెండు దశాబ్దాల పరిశోధనపై ఆధారపడింది, అనేక డొమైన్‌లలో ముఖ్యమైన ఉపయోగాలున్న 2D మెటీరియల్‌ల యొక్క మరొక కుటుంబం అయితే MXenes (“maxenes” అని ఉచ్ఛరిస్తారు)తో పోలిస్తే ఇది కొన్ని లోపాలను ప్రదర్శిస్తుంది.
MXeneలు పరివర్తన మెటల్ కార్బైడ్‌లు, నైట్రైడ్‌లు లేదా కార్బోనిట్రైడ్‌ల పరమాణుపరంగా పలుచని పొరలతో తయారు చేయబడ్డాయి. అవి MAX దశ అని పిలవబడే వాటి నుండి ఉద్భవించాయి, దీని పేరు దాని సంతకం భాగాలను వివరిస్తుంది: “M,” టైటానియం లేదా క్రోమియం వంటి పరివర్తన లోహం; అల్యూమినియం వంటి “A” మూలకం; మరియు “X,” కార్బన్ లేదా నైట్రోజన్ పరమాణువులను సూచిస్తుంది. భాగాలు లేయర్డ్ నిర్మాణంలో ప్యాక్ చేయబడతాయి. MXenesను సంశ్లేషణ చేయడానికి, రసాయన శాస్త్రవేత్తలు ఇతర పొరలను చెక్కుచెదరకుండా “A” మూలకాల పొరలను తొలగించడానికి ఆమ్ల పరిష్కారాలను ఉపయోగించారు — సాపేక్షంగా సరళమైన, అధిక-దిగుబడిని ఇచ్చే సాంకేతికత.
“M” మరియు “X” మూలకాల యొక్క విభిన్న కలయికలతో అనేక డజన్ల MXeneలు సంశ్లేషణ చేయబడ్డాయి. నెబ్రాస్కా బృందం క్రోమియం, టైటానియం మరియు కార్బన్ అణువులను కలిగి ఉన్న ఒక చిన్న-అధ్యయన సంస్కరణపై దృష్టి సారించింది, అలెగ్జాండర్ సినిట్స్కీ, కెమిస్ట్రీ ప్రొఫెసర్ మరియు ప్రధాన పరిశోధకుడు చెప్పారు.
“క్షేత్రం వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది,” అని సినిట్స్కీ చెప్పారు.
MXenes శక్తిని నిల్వ చేయడం, నీటిని శుద్ధి చేయడం, విద్యుదయస్కాంత జోక్యం నుండి రక్షించడం, బయోమెడికల్ అప్లికేషన్లు మరియు మరిన్నింటిలో ఉపయోగకరంగా ఉంది.
వాటి ఉపయోగానికి కీలు వాటి రసాయన మరియు నిర్మాణ వైవిధ్యం, అలాగే వాటి స్కేలబిలిటీ మరియు ప్రాసెసిబిలిటీ అని సినిట్స్కీ చెప్పారు, వీరు నెబ్రాస్కా సెంటర్ ఫర్ మెటీరియల్స్ మరియు నానోసైన్స్‌తో అనుబంధంగా ఉన్నారు, ఇది జాతీయంగా గుర్తింపు పొందిన సెంటర్ ఆఫ్ ఎక్సలెన్స్. నాలుగు యూనివర్సిటీ ఆఫ్ నెబ్రాస్కా క్యాంపస్‌లు.
MXenes పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు సులభంగా ట్యూన్ చేయగలవు. అవి కాంతికి బలమైన ప్రతిస్పందనను కలిగి ఉంటాయి మరియు వాటి ఆక్సిజన్- మరియు హైడ్రాక్సిల్-ముగించిన ఉపరితలాల కారణంగా హైడ్రోఫిలిక్ – నీటికి ఆకర్షితులవుతాయి.
క్రోమియం మరియు టైటానియం కలిగిన MXene “ఇతరులలో కనిపించని నిర్దిష్ట లక్షణాలను కలిగి ఉంది” అని Sinitskii బృందం కనుగొంది. ఇతర MXene పదార్థాలపై నెబ్రాస్కా బృందం చేసిన మునుపటి పరిశోధనలో వాటి n-రకం (ఎలక్ట్రాన్-రిచ్) పాత్ర మరియు కాంతికి ప్రతిస్పందనగా వాహకత తగ్గింది. దీనికి విరుద్ధంగా, కొత్త మెటీరియల్ మొదటి MXene, ఇది ప్రదర్శించబడిన p-రకం (ఎలక్ట్రాన్-లోపం) లక్షణం మరియు ప్రకాశం కింద వాహకతను పెంచుతుంది.
“ఇవి MXenes కోసం చాలా అసాధారణమైన లక్షణాలు” అని సినిట్స్కీ చెప్పారు. “అనేక ఎలక్ట్రానిక్ అప్లికేషన్‌లలో, n- మరియు p-రకం మెటీరియల్‌లు రెండూ అవసరం మరియు కలయికలో ఉపయోగించబడతాయి. గతంలో అధ్యయనం చేసిన MXeneలు అన్నీ n-రకం, కానీ ఇప్పుడు మేము మొదటి p-టైప్ MXeneని ప్రదర్శిస్తాము. ఇది కాంప్లిమెంటరీ MXeneలు ఉన్న సంక్లిష్ట నిర్మాణాలను ప్రారంభించాలి. కొత్త ఎలక్ట్రానిక్ కార్యాచరణలను సాధించడానికి కలిసి ఉపయోగించబడుతుంది.”
అతని బృందం క్రోమియం/టైటానియం కార్బైడ్ MXene యొక్క పెద్ద, మరింత ఏకరీతి రేకులను గతంలో అందుబాటులో ఉన్నదానికంటే ఉత్పత్తి చేయగలిగింది, ఇది వాటిని పరిశోధించడం మరియు ఉపయోగించడం సులభం చేస్తుంది.
బృందం యొక్క పరిశోధన పత్రిక యొక్క అక్టోబర్ 1 సంచికలో ప్రచురించబడింది విషయం.
ఇతర హస్కర్ రచయితలు సమన్ బఘేరి, పోస్ట్‌డాక్టోరల్ రీసెర్చ్ అసోసియేట్, కెమిస్ట్రీ; మైఖేల్ J. లోస్, గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి, కెమిస్ట్రీ; హైడాంగ్ లూ, రీసెర్చ్ అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్, ఫిజిక్స్ అండ్ ఖగోళ శాస్త్రం; రష్మీత్ ఖురానా, గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి, కెమిస్ట్రీ; Md. ఇబ్రహీం ఖోలిల్, గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి, రసాయన శాస్త్రం; మరియు అలెక్సీ గ్రువెర్మాన్, భౌతిక శాస్త్రం మరియు ఖగోళ శాస్త్రం యొక్క మాక్ ప్రొఫెసర్. సౌత్ డకోటా స్కూల్ ఆఫ్ మైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీకి చెందిన సహ రచయితలు అలెక్సీ లిపటోవ్, ఖిమానంద ఆచార్య మరియు తులా ఆర్. పాడెల్.
