I ricercatori della Drexel University hanno sviluppato un metodo per la personalizzazione chimica dei nanomateriali a strati che potrebbe aprire la strada alla progettazione di materiali 2D su richiesta.
Un nuovo processo chimico che consente di tagliare e ricucire insieme strati nanoscopici di materiali bidimensionali, come un sarto modifica un abito, potrebbe essere lo strumento per progettare la tecnologia di un futuro energetico sostenibile.
Ricercatori della Drexel University (Philadelphia, PA, USA), insieme a ricercatori da Cina e Svezia, ha sviluppato un metodo per dividere strutturalmente, modificare e ricostituire materiali stratificati che potrebbe contribuire a produrre nuovi materiali con composizioni molto insolite e proprietà eccezionali.
Una “forbice chimica” è una sostanza chimica progettata per reagire a un composto specifico per rompere un legame chimico.
In un articolo pubblicato di recente su Science, il team internazionale ha presentato un metodo per affilare le forbici affinché possano tagliare nanomateriali stratificati estremamente forti e stabili per rompere i legami atomici all’interno di un singolo piano atomico e quindi sostituire nuovi elementi, alterando radicalmente la composizione del materiale in un singolo “taglio” chimico.
«Stiamo impostando un modo per assemblare e smontare questi materiali come i blocchi LEGO, in modo da sviluppare nuovi materiali che finora non erano mai stati pensati» spiega uno degli autori della ricerca, Yury Gogotsi, professore presso il Drexel College of Engineering, .
I ricercatori hanno studiato le proprietà di una famiglia di nanomateriali stratificati chiamati MXeni che derivano da un materiale precursore chiamato fase MAX.
“MAX” indica i tre strati del materiale: M, A e X. L’applicazione di un acido forte alla fase MAX rimuove chimicamente lo strato A, creando un materiale stratificato più poroso chiamato MXene.
Il team di Drexel studiando a fondo le proprietà dei materiali MXene, ne ha riscontrato, tra l’altro, l’eccezionale conduttività elettrica, la durata e la capacità di attrarre e filtrare i composti chimici.
Tuttavia, il potenziale degli MXeni è stato limitato fin dall’inizio dal modo in cui vengono prodotti e dalla serie limitata di fasi MAX e di mordenzanti che possono essere utilizzati per crearli.
Il prossimo passo della ricerca è la delaminazione di carburi a strati bidimensionali e tridimensionali, che consentirà ai ricercatori di caratterizzare le loro proprietà fondamentali per ottimizzare i nuovi materiali per l’uso nello stoccaggio di energia, nell’elettronica e in altre applicazioni.
