28 Mart 2025'te prestijli Nature Synthesis dergisinde bildirilen çığır açan bir çalışmada, araştırmacılar malzeme bilimi alanında önemli bir atılım elde ettiler. Teorik hesaplamalar tarafından yönlendirilen hassas dağlama teknikleri kullanılarak, yeni bir iki boyutlu malzeme olan atomik olarak sipariş edilen W2tic2tx mxene başarıyla elde ettiler. Bu başarı, katman aracı delaminasyonu ile ilişkili zorluklarda devrim yaratarak, özellikle su elektrolizi yoluyla hidrojen üretiminde, çeşitli alanlarda mxen tozunun yenilikçi uygulamalarının yolunu açar.
Yenilikçi sentez yöntemi:
Yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) hesaplamaları kullanılarak, araştırmacılar (w, ti) 4C4₋y bileşiklerinde tungsten tabakalarının fizibilitesini araştırdı. Fazla alüminyum dopingin (2al öncü) oksijen safsızlıklarını azaltmaya yardımcı olduğunu ve seçici dağlamayı kolaylaştırdığını keşfettiler. Kovalent olarak bağlı tungsten tabakalarının HCL-Lif kullanılarak max olmayan katmanlı karbürden (W, TI) 4C4-y öncülerinden seçici olarak dağılması yoluyla, sıralı bimetalik geçiş metali mxen (W2tic2tx) kullanılarak başarıyla sentezlediler.
Olağanüstü Hidrojen Evrim Reaksiyonu (HER) Performansı:
Delamine W2tic2TX mxen, mevcut W1.33CTX mxen'i aşan 10mA cm-2'lik bir yoğunlukta sadece 144mV aşırı potansiyel olarak performansını olağanüstü sergiledi. DFT hesaplamaları, tungsten-titanyum karışık yüzey (W-TI3 koordinasyon bölgeleri) üzerindeki hidrojen adsorpsiyon serbest enerjisinin termal nötrlüğe (ΔGAD = -0.37EV) yaklaştığını, saf tungsten yüzeylerinden (ΔGAD = -1.79EV) daha iyi performans gösterdiğini gösterdi.
Çok yönlü malzeme özellikleri:
Ek olarak, bu malzeme, değişken aralık atlama (VRH) modelini takiben, baskın ara katman elektron taşınmasını gösteren 427 SCM-1 yüksek oda sıcaklık elektrik iletkenliğine sahiptir. Fotonik ve lazer uygulamalarındaki potansiyel değerini vurgulayarak 800nm femtosaniye lazer ışınlamasının altında doygun emilim davranışı sergiler. Bu malzemenin yüksek iletkenliği ve stabilitesi, onu çok çeşitli optoelektronik ve lazer teknolojileri için umut verici bir aday haline getirir.
Bu çalışma, Mxen'in geleneksel sentez paradigmasından geçiyor ve katalizörlerini ve yeni 2D materyallerini etkili bir şekilde inşa etmek için yeni fikirler sunuyor.
Literatür Adı: Elektrokataliz için 2D Tungsten Mxenin Sentezi
