Kredit:CC0 Public Domain
Ett team från Tulane University School of Science and Engineering har utvecklat en ny familj av tvådimensionella material som forskare säger har lovande tillämpningar, inklusive i avancerad elektronik och högkapacitetsbatterier.
Under ledning av Michael Naguib, en biträdande professor vid institutionen för fysik och teknisk fysik, har studien publicerats i tidskriften Advanced Materials .
"Tvådimensionella material är nanomaterial med tjocklek i nanometerstorlek (nanometer är en miljondels millimeter) och sidodimensioner tusentals gånger tjockleken," sa Naguib. "Deras planhet erbjuder unika egenskaper jämfört med bulkmaterial."
Namnet på den nya familjen av 2D-material är transition metal carbo-chalcogenides, eller TMCC. Den kombinerar egenskaperna hos två familjer av 2D-material – övergångsmetallkarbider och övergångsmetalldikalkogenider.
Naguib, Ken &Ruth Arnolds tidig karriärprofessor i naturvetenskap och teknik, sa att den senare är en stor familj av material som har utforskats mycket och funnits vara mycket lovande, särskilt för elektrokemisk energilagring och omvandling. Men han sa att en av utmaningarna med att använda dem är deras låga elektriska ledningsförmåga och stabilitet.
Å andra sidan, sa han, är övergångsmetallkarbider utmärkta elektriska ledare med mycket kraftigare ledningsförmåga. Att slå samman de två familjerna till en förväntas ha stor potential för många applikationer som batterier och superkondensatorer, katalys, sensorer och elektronik.
"Istället för att stapla de två olika materialen som Lego-byggklossar med många problematiska gränssnitt, utvecklar vi här ett nytt 2D-material som har en kombination av båda kompositionerna utan något gränssnitt", sa han.
"Vi använde en elektrokemiskt assisterad exfolieringsprocess genom att infoga litiumjoner mellan lagren av bulkövergångsmetaller karbo-kalkogenider följt av omrörning i vatten", säger Ahmad Majed, artikelns första författare och doktorand i materialfysik och Ingenjör på Tulane som arbetar i Naguibs grupp.
Till skillnad från andra exotiska nanomaterial, sa Majed, är processen att tillverka dessa 2D TMCC nanomaterial enkel och skalbar.
I teamet ingår förutom Naguib och Majed Jiang Wei, en docent i fysik och teknisk fysik; Jianwei Sun, biträdande professor i fysik och teknisk fysik; Ph.D. kandidaterna Kaitlyn Prenger, Manish Kothakonda och Fei Wang på Tulane; och Dr Eric N. Tseng och professor Per O.A. Persson vid Linköpings universitet i Sverige. + Utforska vidare
