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Descubriendo la estructura de los MXenes: ¿Por qué estos materiales tienen un diseño multicapa tan único?
En el campo de la ciencia de los materiales, los MXenos son una clase de compuestos inorgánicos bidimensionales que han atraído el interés de los científicos. Contienen carburos, nitruros o carbonitruros de metales de transición de tamaño atómico muy fino. La singularidad de esta clase de materiales radica en su estructura en capas y su capacidad para aceptar una variedad de grupos de terminación con afinidad por hidrógeno, lo que hace que los MXenes muestren un potencial ilimitado en numerosas aplicaciones.
Características estructurales de los MXenes
La síntesis inicial de MXenos generalmente utiliza un proceso de grabado con ácido fluorhídrico (HF), que les da una apariencia de abanico plegable y generalmente se denomina MXeno multicapa (ML-MXeno) o MXeno de pocas capas con una pequeña cantidad de capas. (FL-MXene). Esta estructura única da como resultado interacciones relativamente débiles entre las capas, lo que permite que los MXenes tengan propiedades ajustables para diferentes aplicaciones.
Los MXenes utilizan la convención de nomenclatura Mn+1XnTx, donde T representa un grupo funcional, como O, F, OH, Cl.
Métodos de síntesis de MXenos
Los MXenos generalmente se sintetizan eliminando selectivamente el elemento A de la fase MAX. Este proceso no produce ninguna pérdida o cambio en el rendimiento, independientemente de los cambios en el tamaño del lote. Los estudios han demostrado que durante el proceso de grabado de Ti3AlC2 con ácido fluorhídrico, después de eliminar selectivamente el elemento A (Al), la superficie de la capa de carburo estará terminada por átomos de oxígeno, hidroxilo y flúor. Diferentes tipos de MXenesLos MXenos se clasifican en varios tipos según su número de capas y metales de transición, incluidos los MXenos binarios, los MXenos ternarios y los MXenos de doble metal de transición. Estas diferentes estructuras corresponden a diferentes propiedades electroquímicas y físicas. Los MXenos pueden desempeñar un papel en la electrónica dispositivos, baterías, catalizadores y otros campos.
Dependiendo de la elección de los metales de transición, los MXenes pueden exhibir propiedades como conductividad eléctrica y propiedades de autocuración, lo que los convierte en materiales potenciales para diversas aplicaciones tecnológicas.
Propiedades ópticas y biológicas de los MXenos
Los estudios han demostrado que los MXenos como Ti3C2 y Ti2C absorben luz en la banda de luz visible y tienen excelentes propiedades fototérmicas. Además, las propiedades biológicas de los MXenos también se han estudiado ampliamente y se descubrió que el Ti3C2 MXeno exhibe una buena eficacia antibacteriana contra una variedad de bacterias y tiene toxicidad selectiva para las células cancerosas, lo que demuestra su potencial en aplicaciones biomédicas.
Potenciales aplicaciones y perspectivas
Los MXenes han demostrado su potencial de aplicación en muchos campos. Por ejemplo, en aplicaciones de almacenamiento de energía como baterías de iones de litio y supercondensadores, así como filtración de agua y sensores de gas. Su diseño multicapa único no solo enriquece las propiedades físicas y químicas de los MXenes, sino que también proporciona más flexibilidad para diferentes necesidades técnicas."Los MXenes tienen un gran potencial de aplicación y pueden convertirse en materiales innovadores para tecnologías de energía sostenible y protección del medio ambiente en el futuro".
