V průkopnické studii hlášené 28. března 2025, v prestižní syntéze přírody v časopise, dosáhli vědci významný průlom v oblasti materiálových věd. Použitím přesných technik leptání vedených teoretickými výpočty úspěšně získali atomově uspořádanou W2TIC2TX mxen, nový dvourozměrný materiál. Tento úspěch revolucionizuje výzvy spojené s delaminací mezivrstvy a vydláždí cestu pro inovativní aplikace mxenového prášku v různých oborech, zejména při výrobě vodíku prostřednictvím elektrolýzy vody.
Inovativní metoda syntézy:
Využitím výpočtů funkční teorie hustoty (DFT) vědci prozkoumali proveditelnost leptání wolframových vrstev v sloučeninách (W, Ti) 4C4₋Y. Zjistili, že nadbytek dopingu hliníku (2al prekurzor) pomáhá snižovat nečistoty kyslíku a usnadňuje selektivní leptání. Selektivní leptání kovalentně vázaných wolframových vrstev z prekurzorů karbidu (W, TI) 4C4-Y pomocí HC1-LIF úspěšně syntetizovalo uspořádaný bimetalický přechodný kov mxenu (W2tic2tx).
Výjimečná vývojová reakce vodíku (její) výkon:
Delaminovaný mxen W2tic2TX vykazoval vynikající její výkon s nadměrným potenciálem pouze 144 mV při současné hustotě 10 mA cm-2, což překonalo stávající mxen W1.33CTX. Výpočty DFT ukázaly, že volná energie adsorpce vodíku na směsném povrchu na směsném povrchu wolfram-titanu (W-TI3) přistupuje k tepelné neutralitě (AGAD = -0,37ev), čímž překonává povrchy čistého wolframu (ΔGAD = -1,79ev).
Všestranné vlastnosti materiálu:
Tento materiál se navíc může pochlubit elektrickou vodivostí 427 SCM-1 s vysokou teplotou pokojové teploty, po modelu skákacího (VRH) s variabilním rozsahem (VRH), což ukazuje na převládající přenos mezivrstvy elektronů. Vykazuje saturovatelné absorpční chování pod 800nm femtosekundové laserové ozáření, což zdůrazňuje jeho potenciální hodnotu ve fotonických a laserových aplikacích. Díky vysoké vodivosti a stabilitě tohoto materiálu z něj činí slibný kandidát pro širokou škálu optoelektronických a laserových technologií.
Tato studie prochází tradičním paradigmatu syntézy mxenu a poskytuje nové nápady pro konstrukci efektivních jejích katalyzátorů a nových 2D materiálů.
Název literatury: Syntéza 2D wolframového mxenu pro elektrokatalýzu
