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| Una imagen de microscopía electrónica de barrido revela las hermosas formas de pequeñas estructuras conocidas como MXenes, que son de interés para los científicos para nuevos dispositivos y electrónica, pero que antes eran difíciles de crear. Estos se cultivaron con un nuevo método más fácil y menos tóxico inventado por químicos de la Universidad de Chicago. Como referencia, el diámetro de un cabello humano es de aproximadamente 50 µm. Crédito: Di Wang |
Los materiales con estructuras cristalinas en capas son una clase emergente de compuestos con propiedades deseables para numerosas aplicaciones. En concreto, la familia de los carburos y nitruros bidimensionales (2D) de metales de transición, conocidos como MXenos, ha mostrado interesantes perspectivas de uso en diversas aplicaciones.
Sin embargo, los MXenos sólo se han sintetizado a partir de fases MAX mediante la eliminación química de átomos A con soluciones agresivas. Como este método genera grandes cantidades de residuos, limita la escala de fabricación de los MXenos y dificulta su utilidad.
En un nuevo estudio, científicos de la Universidad de Chicago informan de la síntesis directa de MXenos. Han demostrado cómo fabricar estos MXenos de forma mucho más rápida y sencilla, con menos subproductos tóxicos.
Para diseñar un método más eficaz y menos tóxico, el equipo utilizó los principios de la química, en particular la "economía atómica", que trata de minimizar el número de átomos desperdiciados durante una reacción.
Los científicos han ideado nuevos procesos químicos para producir MXenos a partir de precursores sencillos y asequibles sin necesidad de ácido fluorhídrico. Sólo se requiere un paso: mezclar diversos productos químicos con el metal que se decida utilizar para las capas y, a continuación, calentar la mezcla a 1.700 °F.
El estudiante de química Di Wang, coprimer autor del trabajo, dijo: "Luego lo abres y ahí están".
"Estos nuevos MXenos también son visualmente bellos. Se yerguen como flores, lo que incluso puede hacerlos mejores para las reacciones porque los bordes están expuestos y accesibles para que los iones y las moléculas se muevan entre las capas metálicas".
El proceso, más sencillo y menos peligroso, abre nuevas oportunidades para que los investigadores desarrollen e investiguen nuevas variedades de MXenos para diversos usos, como aleaciones metálicas múltiples o diferentes aromatizantes iónicos. La tecnología se probó con los metales titanio y circonio, pero los investigadores creen que puede aplicarse a una amplia gama de combinaciones adicionales.
Fuentes, créditos y referencias:
Daniel D. Robertson et al, A direct and clean route to MXenes, Science (2023). DOI: 10.1126/science.ade9914