Mokslininkai sukūrė naują, itin pažangų nanomaterialą, paverčiantį MXene, dvimatišką nanomaterialą, į vienmatį pavidalą – labai plonus nanoskrolus. Šie nanoskrolai, kurie yra apie 100 kartų plonesni už žmogaus plauką, pasižymi didesniu laidumu nei jų plokščiosios formos ir gali žymiai pagerinti tokių technologijų veikimą kaip energijos kaupimo įrenginiai, biosensorai ir nešiojami elektroniniai prietaisai.
Revoliucinis atradimas
Atlikti tyrimai paskelbti žurnale „Advanced Materials“, kur mokslininkai pristato naują metodą, leidžiantį gaminti MXene nanoskrolus iš MXene pirmtakų. Priklausomai nuo cheminės sudėties ir formos, šie nanoskrolai gali būti pagaminti dideliais kiekiais, kas reiškia, kad jų pritaikymas taps plačiai prieinamas.
Struktūros transformacija
Mokslininkai sukūrė nanoskrolus, sukimdami plokščius MXene sluoksnius į vamzdelius. Šios vamzdinės struktūros gali sustiprinti polimerus ir metalus arba efektyviau valdyti jonų judėjimą baterijose ir druskos nuosėdų sistemose. Tokiu būdu, nanoskrolai efektyviau leidžia jonams judėti, nes atviras vamzdinis geometrija sukuria ‘greitkelius’ greitam transportui.
Palyginimas su grafenu
Nors panašios struktūros, tokios kaip anglies nanotubai, jau yra gerai žinomos, nuoseklus, aukštos kokybės MXene nanoskrolų gaminimas anksčiau buvo sudėtingas. MXene turi pranašumų prieš grafeną, įskaitant turtingesnę chemiją, lengvesnį apdorojimą ir didesnį laidumą.
Gamybos metodika
Mokslininkai pradeda nuo daugiakristalių MXene sluoksnių, kruopščiai reguliuodami cheminę aplinką. Naudodami vandenį, jie keičia paviršiaus chemiją, sukeldami Janus reakciją, kuri sukuria vidinį įtempimą sluoksniuose ir leidžia sluoksniams susisukti į nanoskrolus.
Privalumai ir pritaikymo galimybės
Šie nanoskrolai ne tik pagerina elektrinį laidumą ir mechaninį tvirtumą, bet ir keičia medžiagos sąveiką su molekulėmis. Dėl to jie ypač perspektyvūs jutiklių taikymams ir pažangiems kompozitams. Pavyzdžiui, bioplaunamuose jutikliuose, kur reikalingas lengvas molekulių pasiekimas į aktyvias vietas, nanoskrolai gali užtikrinti stiprų ir stabilų signalą.
Nešiojamų elektroninių prietaisų ateitis
Mokslininkai taip pat mato didelį potencialą MXene nanoskrolams nešiojamuose elektroniniuose prietaisuose, žinomuose kaip ionotriniai prietaisai. Šie nanoskrolai galėtų sustiprinti medžiagas ir pagerinti laidumą, leisdami sukurti tempimo medžiagas, kurios išliktų funkcionalios net ir pakartotinio lenkimo ir judėjimo metu.
Superlaidumas ir kvantinės taikymo galimybės
Ateityje mokslininkai planuoja tirti, kaip šie nanoskrolai elgiasi kvantiniame lygyje, ypač jų potencialą superlaidumui. Iki šiol superlaidumas MXene klasėje buvo ribotas, tačiau tyrimai rodo, kad nanoskrolų naudojimas gali atverti naujas perspektyvas šioje srityje.
Šis atradimas žymi svarbų žingsnį, paverčiant MXene superlaidumą praktiškesne ir naudingesne savybe. Mokslininkai tikisi, kad ateityje bus atskleista dar daugiau įdomių reiškinių, susijusių su šiais nanoskrolais.
