Mxenos na fronteira do mundo 2D de materiais

Yury Gogotsi Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, e AJ Drexel Nanomaterials Institute, Drexel University, Philadelphia, PA 19104, EUA E-mail: gogotsi@drexel.edu

Resumo: A família de carbonetos e nitretos de metal de transição 2D (MXENES) vem se expandindo rapidamente desde a descoberta do Ti3C2 em 2011 [1]. Aproximadamente 30 mxenos diferentes foram sintetizados, e a estrutura e as propriedades de numerosas outros mxenos foram previstas usando cálculos de teoria funcional de densidade (DFT) [2]. Além disso, a disponibilidade de soluções sólidas nos locais M e X, o controle das terminações da superfície e a descoberta de mxenos duplos ordenados (por exemplo, MO2tic2) oferecem o potencial de síntese de dezenas de novas estruturas distintas. Esta apresentação descreverá o estado da arte na síntese de mxenos. Delaminação em flocos 2D de camada única e montagem em filmes e estruturas 3D, bem como suas propriedades serão discutidas. As relações de mxenos de criação de síntese-estrutura serão abordadas no exemplo de Ti3C2 e desenvolviam recentemente mxenos. A química versátil da família Mxene torna suas propriedades sintonizáveis ​​para uma grande variedade de aplicações [3]. Demonstrou-se que o oxigênio ou as mesas terminadas com hidroxil, como o Ti3C2O2, possuem camadas de metais de transição capazes de redox na superfície e oferecem uma combinação de alta condutividade eletrônica com hidrofilicidade, além de transporte iônico rápido [4]. Isso, entre muitas outras propriedades vantajosas, faz da família material promissor candidatos a armazenamento de energia e aplicações eletroquímicas relacionadas [5], mas aplicações em plasmônicos, eletrocatálise, biossensores, purificação/dessalinização de água e outros campos são igualmente emocionantes. Em particular, as aplicações eletromagnéticas de blindagem e antena de mxenos serão abordadas

Referências: [1] M. Naguib, et al., Nanocristais bidimensionais produzidos pela esfoliação de Ti3Alc2, Advanced Materials, 23, 4248 (2011). [2] X. Xiao, H. Wang, P. Urbankowski, Y. Gogotsi, Síntese topoquímica de materiais 2D, Chemical Society Reviews, 47 (23) 8744 - 8765 (2018). [3] B. Anasori, M. Lukatskaya, Y. GOGOTSI, 2D METAL CARBIDES e NITRIDOS (MXENES) para armazenamento de energia, Nature Reviews Materials, 2, 16098 (2017). [4] K. Hantanasirisakul, Y. Gogotsi, Propriedades eletrônicas e ópticas de carbonetos e nitretos de metal de transição 2D (MXENES), Advanced Materials, 30 (52) 1804779 (2018). [5] X. Wang, et al., Influência de solventes no armazenamento de carga no titânio MXENEN, Nature Energy, 4, 241-248 (2019). Biografia: O Dr. Yury Gogotsi é professor universitário distinto e Charles T. e Ruth M. Bach Professor de Ciência e Engenharia de Materiais na Drexel University. Ele também atua como diretor do Instituto de Nanomateriais AJ Drexel. Ele recebeu seu MS (1984) e PhD (1986) da Kiev Polytechnic e um diploma de DSC pela Academia de Ciências Ucranianos em 1995. Seu grupo de pesquisa trabalha em carbonetos 2D, carbonos nanoestruturados e outros nanomateriais para aplicações de energia, água e biomédica. Ele é reconhecido como pesquisador e citações altamente citados por Thomson Reuters/Clarivate Analytics (H-Index superior a 100). Ele recebeu inúmeros prêmios por sua pesquisa, incluindo o Prêmio European Carbon Association, S. Somiya Award da União Internacional de Sociedades de Pesquisa de Materiais, Nano Energy Award do Elsevier, Prêmio Internacional de Nanotecnologia (Rusnanoprize), prêmio de P&D 100 da revista R&D (duas vezes) . Ele foi eleito membro da Associação Americana de Avanço da Ciência (AAAs), Sociedade de Pesquisa de Materiais, Sociedade de Cerâmica Americana, Sociedade Eletroquímica, Sociedade Internacional de Eletroquímica, Sociedade Real de Química, Sociedade Nanosmat e Acadêmica do Mundo Academia de Cerâmica e membro da Academia Europeia de Ciências. Ele também serviu no Conselho de Administração da MRS e está atuando como editor associado da ACS Nano