二维MXenes材料的表面特性的新见解

CEST研究人员发现了有关在多种应用中使用的材料的表面功能化的新颖见解/结果，例如储能，生物化学，传感和能源生产CEST小组的研究人员在最新出版物中对几种MXene型材料的表面组成进行了计算研究。研究人员探索了不同的表面化学及其变化，这些变化是由各种过渡金属以及不同数量的原子层造成的。MXenes可用于电池，超级电容器，电磁屏蔽和表面传感器。

MXene是二维(2D)过渡金属碳化物和氮化物，属于一类2D材料，具有出色的电子，光学，机械，热和催化特性。这些材料的一般组成为M_(n + 1)X_n，其中M是过渡金属，X是碳或氮原子，n对应于原子厚度。MXene的关键特征是可以通过控制-O，-F和-OH等官能团的组成来改变其表面性能。尽管各种MXene材料的特性归因于它们的表面组成以及功能化，但是这些表面的实际结构，组成和功能在现实生活中通常还是未知的。

在他们的当前研究中，Rina Ibragimova及其同事应用了多尺度计算方案，该方案导致了有机分子在多个MXene的表面上的真实分布。另外，该模型能够证明表面官能团的分布和组成的趋势。研究人员发现，这些官能团的分布似乎与材料中所使用的金属，碳或氮的类型以及原子层的数量无关。相反，该小组首次表明，这些吸附剂的分布受分子之间相互作用的静电性质支配，而较少受MXene层内部的化学相互作用支配。

通过这样做，研究人员对MXene表面功能化有了深入的了解，包括如何在受控的实验条件下对该表面进行修饰，以及这又如何影响电子和其他性能。现在，这些结果使实验人员能够更好地估计某些合成条件下官能团的组成，并根据需要对其进行相应的调整。

Ibragimova现在希望探索MXenes表面设计的其他方面。这将包括对这些材料中天然缺陷形成及其与表面功能化的关系的研究。

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