MXenes
En la ciencia de los materiales , los MXenes son una clase de compuestos inorgánicos bidimensionales . Estos materiales constan de capas de unos pocos átomos de espesor de carburos , nitruros o carbonitruros de metales de transición . Descrito por primera vez en 2011, los MXenes combinan la conductividad metálica de los carburos de metales de transición con una naturaleza hidrófila debido a sus superficies terminadas en hidroxilo u oxígeno. [1] [2]
Los MXenes sintetizados preparados mediante grabado de HF tienen una morfología similar a un acordeón, que puede denominarse MXene multicapa (ML-MXene) o MXene de pocas capas (FL-MXene) cuando hay menos de cinco capas. . Debido a que las superficies de los MXenes pueden terminar en grupos funcionales, se puede usar la convención de denominación M n + 1 X n T x , donde T es un grupo funcional (por ejemplo, O, F, OH, Cl). [2]
Los MXenes adoptan tres estructuras con un metal en el sitio M, como se hereda de las fases MAX parentales : M 2 C, M 3 C 2 y M 4 C 3 . Se producen al grabar selectivamente el elemento A de una fase MAX u otro precursor en capas (por ejemplo, Mo 2 Ga 2 C), que tiene la fórmula general M n + 1 AX n , donde M es un metal de transición temprano, A es un elemento del grupo 13 o 14 de la tabla periódica, X es C y / o N, y n = 1–4. [3] Las fases MAX tienen una estructura hexagonal en capas con P6 3simetría / mmc, donde M capas están empaquetadas casi cerradas y los átomos X llenan sitios octaédricos. [2] Por lo tanto, M n + 1 X n capas están intercaladas con el elemento A, que está unido metálicamente al elemento M. [4] [5]
Los MXenes de metales de transición dobles pueden tomar dos formas, los MXenes de metales de transición dobles ordenados o los MXenes de solución sólida. Para los MXenes de metales de transición dobles ordenados, tienen las fórmulas generales: M ' 2 M ”C 2 o M' 2 M” 2 C 3 donde M 'y M ”son metales de transición diferentes. Los carburos de metales de transición dobles que se han sintetizado incluyen Mo 2 TiC 2 , Mo 2 Ti 2 C 3 , Cr 2 TiC 2 y Mo 4 VC 4 . En algunos de estos MXenes (como Mo 2 TiC 2 , Mo 2Ti 2 C 3 y Cr 2 TiC 2 ), los átomos de Mo o Cr están en los bordes exteriores del MXene y estos átomos controlan las propiedades electroquímicas de los MXenes. [6]
Para los MXenes en solución sólida, tienen las fórmulas generales: (M ' 2 − y M ” y ) C, (M' 3 − y M” y ) C 2 , (M ' 4 − y M ” y ) C 3 , o (M ' 5 − y M ” y ) C 4 , donde los metales se distribuyen aleatoriamente a lo largo de la estructura en soluciones sólidas que conducen a propiedades continuamente adaptables. [7]
Al diseñar un laminado atómico 3D principal, (Mo 2/3 Sc 1/3 ) 2 AlC, con ordenamiento químico en el plano, y al grabar selectivamente los átomos de Al y Sc, hay evidencia de láminas 2D de Mo 1.33 C con metal ordenado divacancies. [8]
