食人类材料以自身为食,以生长新的纳米结构

田纳西州奥克里奇,吉祥坊官方 2018年8月31日 – 美国能源部橡树岭国家实验室的科学家们发现了一种二维材料,可以自我捕获原子“构建块”,形成稳定的结构。 Nature Communications报告的这些发现提供了可以改善二维材料设计的见解,以便快速充电储能和电子设备。 “在我们的实验条件下,钛和碳原子可以自发地形成一个原子级薄的二维过渡金属碳化物,这是以前从未观察到过的,”ORNL的Xiahan Sang说。他和ORNL的Raymond Unocic领导的团队使用最先进的扫描透射电子显微镜(STEM)进行原位实验,并结合基于理论的模拟,揭示机制的原子细节。 “这项研究的目的是确定负责形成二维过渡金属碳化物新结构的原子级机制和动力学,以便为这类材料实现新的合成方法,”Unocic补充说。起始材料是称为MXene的2D陶瓷(发音为“max een”)。与大多数陶瓷不同,MXenes是良好的电导体,因为它们由夹在过渡金属(如钛)中的交替的碳或氮原子层制成。 该研究是流体界面反应,吉祥体育手机官网 结构和运输(FIRST)中心的一个项目,该中心是DOE能源前沿研究中心,该中心探索流体 – 固体界面反应,这些反应对日常应用中的能量传输产生影响。科学家们进行了实验,以合成和表征先进材料,并进行理论和模拟工作,以解释观察到的材料的结构和功能特性。 FIRST项目的新知识为未来的研究提供了指导。 这些实验中使用的高质量材料由德雷克塞尔大学的科学家以MXene的五层单晶单层薄片的形式合成。薄片取自称为“MAX”的母体晶体,其含有由“M”表示的过渡金属;铝或硅等元素,用“A”表示;碳原子或氮原子,用“X”表示。研究人员使用酸性溶液蚀刻出单原子铝层,剥离材料并将其分层为单个碳化钛MXene(Ti3C2)单层。 ORNL科学家在加热芯片上悬挂了一块大的MXene薄片,其上钻有孔,吉祥坊备用网址 因此没有支撑材料或基材干扰薄片。在真空下,将悬浮的薄片暴露于热并用电子束照射以清洁MXene表面并完全暴露钛原子层。 MXenes通常是惰性的,因为它们的表面覆盖有保护性官能团 – 氧,氢和氟原子在酸剥落后仍然存在。除去保护基团后,剩余的物质活化。原子级缺陷 – 在蚀刻期间去除钛原子时产生的“空位” – 暴露在单层的外层上。 “这些原子空位是良好的起始点,”桑说。 “有利于钛和碳原子从缺陷部位移动到表面。”在有缺陷的区域中,当原子迁移时可能形成孔。