과학자들이 원자적으로 만드는 쉬운 방법을 발견했습니다.

시카고 대학교 2023년 3월 30일

주사 전자 현미경 이미지는 MXene으로 알려진 작은 구조의 아름다운 모양을 보여줍니다. MXene은 과학자들이 새로운 장치와 전자 장치에 관심을 갖고 있지만 이전에는 만들기가 어려웠습니다. 이것은 시카고 대학의 화학자들이 발명한 더 쉽고 독성이 적은 새로운 방법으로 재배되었습니다. 참고로 사람의 머리카락 굵기는 약 50μm 정도입니다. 크레딧: Di Wang

완벽한 크루아상의 비결은 층마다 버터가 산재해 있는 수많은 층에 있습니다. 마찬가지로, 다양한 응용 가능성을 지닌 신소재는 수많은 초박형 금속층으로 구성되며, 그 사이에 과학자들은 특정 목적을 위해 다양한 이온을 삽입할 수 있습니다. 이는 미래의 최첨단 전자 제품 및 에너지 저장에 잠재적으로 매우 유용합니다.

최근까지 MXenes("max-eens"로 발음)로 알려진 이러한 재료를 생산하는 것은 전통적인 프랑스 빵집에서 고품질 크루아상을 만드는 것만큼 노동 집약적이었습니다.

그러나 시카고 대학 과학자들의 새로운 돌파구는 독성 부산물을 줄이면서 이러한 MXene을 훨씬 더 빠르고 쉽게 만드는 방법을 보여줍니다.

연구자들은 사이언스(Science) 저널에 발표된 이 발견이 새로운 혁신을 촉진하고 일상 전자 제품 및 장치에서 MXene을 사용하는 길을 열어주기를 바라고 있습니다.

2011년에 MXene이 발견되었을 때 MXene은 많은 과학자들을 매우 흥분시켰습니다. 일반적으로 금이나 티타늄과 같은 금속을 깎아 원자 얇은 시트를 만들면 금속처럼 거동하지 않습니다. 그러나 MXenes의 비정상적으로 강한 화학 결합을 통해 전기를 강하게 전도하는 것과 같은 금속의 특별한 능력을 유지할 수 있습니다.

또한 쉽게 사용자 정의할 수 있습니다. 예를 들어, 박사후 과정 학자 Chenkun Zhou와 함께 논문의 공동 저자인 화학 대학원생 Di Wang은 "예를 들어 층 사이에 이온을 넣어 에너지를 저장하는 데 사용할 수 있습니다"라고 말했습니다.

이러한 모든 장점 덕분에 MXene은 전기를 저장하거나 전자기파 간섭을 차단하는 등 새로운 장치를 만드는 데 매우 유용할 수 있습니다.

However, the only way we knew to make MXenes involved several intensive chemical engineering steps, including heating the mixture at 3,000°F followed by a bath in hydrofluoric acidAny substance that when dissolved in water, gives a pH less than 7.0, or donates a hydrogen ion." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">산.

"This is fine if you’re making a few grams for experiments in the laboratory, but if you wanted to make large amounts to use in commercial products, it would become a major corrosive waste disposal issue," explained Dmitri Talapin, the Ernest DeWitt Burton Distinguished Service Professor of Chemistry at the University of ChicagoFounded in 1890, the University of Chicago (UChicago, U of C, or Chicago) is a private research university in Chicago, Illinois. Located on a 217-acre campus in Chicago's Hyde Park neighborhood, near Lake Michigan, the school holds top-ten positions in various national and international rankings. UChicago is also well known for its professional schools: Pritzker School of Medicine, Booth School of Business, Law School, School of Social Service Administration, Harris School of Public Policy Studies, Divinity School and the Graham School of Continuing Liberal and Professional Studies, and Pritzker School of Molecular Engineering." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">시카고 대학, 아르곤 국립 연구소의 공동 지명자이자 논문의 교신저자.

To design a more efficient and less toxic method, the team used the principles of chemistry—in particular "atomAn atom is the smallest component of an element. It is made up of protons and neutrons within the nucleus, and electrons circling the nucleus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"atom economy," which seeks to minimize the number of wasted atoms during a reaction./p>