Ett team av forskare, ledda av professor Soo-Hyun Kim vid Graduate School of Semiconductors Materials and Devices Engineering och Institutionen för materialvetenskap och teknik vid UNIST har gjort betydande framsteg när det gäller att exakt kontrollera ädelmetaller (Ru, Ir, Pt, Pd) inkorporering genom atomlagerdeposition (ALD).
I denna studie, publicerad i Advanced Science , utvecklade teamet framgångsrikt unika och outforskade tvådimensionella (2D) nanomaterial V-MXene för allra första gången tillsammans med ädelmetall rutenium (Ru) genom ALD-processen. Detta genombrott har ett enormt löfte för olika applikationer, både kontakt- och icke-kontaktläge för temperaturavkänning i realtid vid gränssnittet människa-maskin.
Integrationen av Ru-konstruerad V-MXene genom ALD har visat en anmärkningsvärd 300 % förbättring av enhetsavkänningsprestanda och hållbarhet, vilket överträffar kapaciteten hos orörda V-MXene. Detta framsteg banar inte bara vägen för skapandet av multifunktionella, banbrytande personliga hälsovårdsprodukter, utan har också stora löften för utvecklingen av ren energiomvandling och lagringsteknik.
Dessutom möjliggör användningen av den industriellt skalbara ALD-tekniken som används i denna forskning exakt konstruktion av MXene-ytor med ädelmetaller, vilket öppnar upp nya möjligheter för framtida tillämpningar.
"Vi är glada över potentialen i detta genombrott", säger professor Kim. "Den precisionsaktiverade integreringen av ädla metaller öppnar upp en helt ny värld av möjligheter i utvecklingen av mångsidiga, nästa generations och säkra personliga hälsovårdsprodukter, såväl som system för omvandling och lagring av ren energi, med potential att avsevärt påverka människors liv."
Dr. Debananda Mohapatra, en forskarprofessor vid Graduate School of Semiconductors Materials and Devices Engineering vid UNIST, betonade det lätta och mångsidiga med att konstruera MXene-ytor med ädelmetaller, med industriellt gynnade ALD-tekniker. Han lyfte också fram potentialen för realtidsapplikationer i bärbara hälsovårdsprodukter och rena energifält. Han sa, "Detta framgångsrika arbete markerar början på ett blomstrande forskningsfält med fokus på att utveckla 2D-nanomaterialteknik och applikationer med stöd av ALD."
Forskargruppen lyfte vidare fram den enorma potentialen för att utforska de mindre undersökta icke-Ti-MXenerna, såsom Mo-, V- och Nb-baserade MXener, för yt-intern strukturkonstruktion med användning av selektiva ädelmetaller (Ru, Ir, Pt, Pd) ALD-processer.
Genom att inkorporera enstaka atomer eller atomkluster av ädelmetaller (Ru, Ir, Pt och Pd), kan den resulterande ytaktiviteten och känsligheten/energiprestanda per atom förbättras avsevärt. Detta tillvägagångssätt minimerar användningen av dessa knappa och dyra ädelmetaller.
Mer information: Debananda Mohapatra et al, Process Controlled Ruthenium on 2D Engineered V-MXene via Atomic Layer Deposition for Human Healthcare Monitoring, Advanced Science (2023). DOI:10.1002/advs.202206355
Journalinformation: Avancerad vetenskap
Tillhandahålls av Ulsan National Institute of Science and Technology
