Des ciseaux chimiques permettent de modifier la structure de matériaux stratifiés

Stratégie d'édition structurale des phases MAX et des MXènes

03.04.2023 - Chine

Des chercheurs dirigés par le professeur HUANG Qing de l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo (NIMTE) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec des chercheurs des États-Unis et de Suède, ont mis au point une stratégie d'édition structurelle à l'aide de ciseaux chimiques pour les carbures de métaux de transition en couches (phases MAX) et leurs dérivés bidimensionnels (2D) (MXènes).

NIMTE

Stratégie d'édition structurale des phases MAX et des MXènes à l'aide de ciseaux chimiques

Grâce à cette stratégie, la structure et la composition élémentaire des phases MAX/MXènes peuvent être régulées avec précision, ce qui permet d'obtenir une multitude de nouveaux matériaux à base de phases MAX et de MXènes qui sont limités par les voies conventionnelles.

L'étude a été publiée dans Science.

Les phases MAX sont une famille de carbures ou de nitrures ternaires nanolaminés qui ont fait l'objet d'une attention considérable en tant que matériaux structurels à haute température. Les phases MAX ont une structure stratifiée typique dans laquelle les couches MX et A sont empilées en alternance, de sorte que les couches atomiques sur le site A peuvent être attaquées chimiquement pour obtenir leurs dérivés 2D, les MXènes.

Les MXènes, l'un des membres les plus récents de la famille des matériaux 2D, ont montré un large potentiel d'application dans le stockage de l'énergie, le blindage électromagnétique et la catalyse. Cependant, le contrôle précis de la structure et de la composition élémentaire des phases MAX/Mxènes reste un défi majeur, limitant les applications fonctionnelles spécifiques.

Dans cette étude, les chercheurs ont proposé une stratégie d'édition structurelle à l'aide de ciseaux chimiques qui peut être généralement utilisée pour le réglage de la structure et de la composition des phases MAX/MXènes, améliorant ainsi la diversité des phases MAX/MXènes.

En utilisant un sel de Lewis acide fondu et des métaux réducteurs comme ciseaux chimiques, les couches atomiques du site A des phases MAX et les terminaisons de surface des MXènes peuvent être enlevées. Diverses espèces invitées, telles que des atomes et des anions, peuvent alors être introduites dans l'espace d'intercalation.

Les transitions topologiques entre les phases MAX et les MXènes impliquent quatre voies de réaction. La combinaison synergique exquise de ces quatre voies de réaction peut considérablement enrichir les structures et la composition élémentaire des phases MAX et des Mxènes, ce qui permet d'obtenir une série de phases MAX avec des éléments de site A traditionnels (Al, Ga, In et Sn) et nouveaux (Bi, Sb, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pt, Au, Pd, Ag, Cd et Rh), et des Mxènes avec diverses terminaisons de surface (-Cl, -Br, -I, -S, -Se, -Te, -P, et -Sb).

Il est intéressant de noter que la transition structurelle inverse des MXènes 2D vers les phases MAX 3D peut également être réalisée. "Cette nouvelle stratégie pourrait apporter de nouvelles idées pour la conception structurelle des matériaux en couches", a déclaré le professeur HUANG.

Cette stratégie d'édition structurelle à l'aide de ciseaux chimiques incarne à la fois les concepts de synthèse "descendante" et "ascendante" des nanomatériaux et facilite l'extension des fonctions d'application des phases MAX et des matériaux MXène aux fonctions magnétiques, optoélectroniques, catalytiques, supraconductrices et autres.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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