Los investigadores de CEST han descubierto nuevos conocimientos / resultados sobre la funcionalización de superficies de materiales utilizados en una amplia gama de aplicaciones, como el almacenamiento de energía, bioquímica, sintiendo y producción de energía

En su última publicación, Investigadores del grupo CEST han realizado un estudio computacional sobre la composición superficial de varios materiales de tipo MXene. Los investigadores exploraron la química de la superficie diferente y sus cambios contribuidos por varios metales de transición, así como un número diferente de capas atómicas. Los MXenes encuentran aplicación en baterías, supercondensadores, blindaje electromagnético y sensores de superficie.

Los MXenes son carburos y nitruros de metales de transición bidimensionales (2D) que pertenecen a una gran clase de materiales 2D con extraordinaria electrónica, óptico, mecánico, térmico, y propiedades catalíticas. Estos materiales tienen la composición general M_ (n + 1) X_n, donde M es un metal de transición y X un átomo de carbono o nitrógeno, con n correspondiente al espesor atómico. Una característica clave de los MXenes es que sus propiedades superficiales se pueden alterar controlando la composición de grupos funcionales como -O, -F, y -OH. Aunque una variedad de propiedades del material MXene se atribuyen a su composición de superficie y, por lo tanto, a su funcionalización, la estructura real, La composición y funcionalidad de estas superficies suelen ser desconocidas en la vida real.

En su estudio actual, Rina Ibragimova y sus colaboradores aplicaron un esquema computacional de múltiples escalas que resultó en una distribución realista de moléculas orgánicas en la superficie de varios MXenes. Además, este modelo pudo demostrar tendencias en la distribución y composición de los grupos funcionales de superficie. Los investigadores encontraron que la distribución de estos grupos funcionales parece ser en gran medida independiente del tipo de metal, carbón, o nitrógeno utilizado en el material, así como del número de capas atómicas. En lugar de, el grupo muestra por primera vez que la distribución de estos adsorbentes se rige por la naturaleza electrostática de las interacciones entre las moléculas, y menos por interacciones químicas dentro del interior de las capas de MXene. Ibragimova también demostró con éxito la formación de grupos funcionales mixtos en la superficie y exploró una variedad de composiciones de equilibrio adecuadas para una variedad de condiciones experimentales (pH, potencial, y temperatura).

Al hacerlo, los investigadores lograron una sólida comprensión de la funcionalización de la superficie MXene, incluyendo cómo esta superficie se puede modificar bajo condiciones experimentales controladas y cómo esto a su vez afecta las propiedades electrónicas y de otro tipo. Estos resultados ahora permiten a los experimentadores estimar mejor la composición de los grupos funcionales bajo ciertas condiciones de síntesis y ajustarlas de acuerdo a sus necesidades.

Ibragimova ahora quiere explorar otros aspectos del diseño de superficies de MXenes. Eso incluirá estudios de la formación de defectos nativos en estos materiales y su relación con la funcionalización de la superficie.

El artículo se publica en El diario de las letras de la química física