Un nuevo hallazgo sobre la química fundamental de los materiales bidimensionales llamados MXenes cambiará la forma en que los investigadores trabajan con ellos. y abrir nuevas áreas de aplicación, según investigadores de Missouri S&T.

Los MXenes son cerámicas que forman una de las familias más grandes de materiales conductores 2-D. Su conductividad los convierte en candidatos para su uso en almacenamiento de energía, sintiendo y optoelectrónica. Según el portal de información de nanociencias Nanowerk, lo que hace que los MXenes sean tan interesantes es que los materiales posiblemente podrían consistir en cualquiera de los millones de posibles arreglos de metales de transición (como molibdeno o titanio), carbono y nitrógeno.

De estos innumerables arreglos potenciales, hasta ahora solo se han sintetizado unas pocas docenas. Esto se debe en gran parte a que el número de enfoques sintéticos para los MXenes está limitado por la falta de comprensión de las propiedades químicas de los materiales. dice el Dr. Vadym Mochalin, profesor asociado de química en Missouri S&T.

Mochalin y Shuohan Huang, un estudiante de doctorado en química en el grupo de Mochalin en Missouri S&T, son los primeros en documentar los productos gaseosos de las reacciones de los MXenes en ambientes acuosos.

"Nuestros hallazgos experimentales abren una nueva área de la química de los carburos y carbonitruros de metales de transición 2-D, ", dice Mochalin." Al mostrar cuán significativamente diferente se puede comparar la química de los MXenes con sus análogos a granel, proporcionamos información esencial a los investigadores que ahora diseñarán su síntesis MXene, estrategias de almacenamiento y procesamiento de manera diferente ".

Mochalin dice que el conocimiento de cómo interactúan los MXenes con el agua es una de sus propiedades químicas fundamentales. Es importante comprender en las aplicaciones, especialmente en catálisis y detección donde los materiales tendrán exposición ambiental, él añade.

"Los libros de texto de química inorgánica enseñan que los carburos de metales de transición pueden soportar la exposición al agua, así como ácidos o bases acuosas, sin reacción en condiciones ambientales y generalmente son buenos ejemplos de materiales químicamente estables, lo que todavía es válido para los carburos a granel, "dice Huang." Pero desde que MXenes estuvo disponible en 2011, Los investigadores han aplicado la misma hipótesis a las formas bidimensionales de estos carburos, que ahora sabemos que ya no es cierto ".

Los investigadores utilizaron la espectroscopia Raman y la cromatografía de gases por primera vez para analizar la composición de los gases generados en las reacciones de MXene con agua. Sus hallazgos se publican en la revista ACS Nano en un artículo titulado "Comprensión de la química de los carburos y carbonitruros de metales de transición bidimensionales (MXenes) con análisis de gases".