p Os pesquisadores do CEST descobriram novos insights / resultados sobre a funcionalização de superfícies de materiais usados ​​em uma ampla gama de aplicações, como armazenamento de energia, bioquímica, de detecção, e produção de energia p Em sua última publicação, pesquisadores do grupo CEST realizaram um estudo computacional sobre a composição da superfície de vários materiais do tipo MXene. Os pesquisadores exploraram diferentes superfícies químicas e suas mudanças contribuídas por vários metais de transição, bem como um número diferente de camadas atômicas. MXenes encontram aplicação em baterias, supercapacitores, blindagem eletromagnética e sensores de superfície.

p MXenes são carbonetos e nitretos de metais de transição bidimensionais (2D) que pertencem a uma grande classe de materiais 2D com eletrônicos extraordinários, óptico, mecânico, térmico, e propriedades catalíticas. Esses materiais têm a composição geral M_ (n + 1) X_n, onde M é um metal de transição e X um átomo de carbono ou nitrogênio, com n correspondendo à espessura atômica. Uma característica fundamental do MXenes é que suas propriedades de superfície podem ser alteradas controlando a composição de grupos funcionais, como -O, -F, e -OH. Embora uma variedade de propriedades do material MXene sejam atribuídas à sua composição de superfície e, portanto, funcionalização, a estrutura real, composição e funcionalidade dessas superfícies permanecem frequentemente desconhecidas na vida real.

p Em seu estudo atual, Rina Ibragimova e colegas de trabalho aplicaram um esquema computacional multi-escala que resultou em uma distribuição realista de moléculas orgânicas na superfície de vários MXenes. Além disso, este modelo foi capaz de demonstrar tendências na distribuição e composição dos grupos funcionais de superfície. Os pesquisadores descobriram que a distribuição desses grupos funcionais parece ser amplamente independente do tipo de metal, carbono, ou nitrogênio usado no material, bem como do número de camadas atômicas. Em vez de, o grupo mostra pela primeira vez que a distribuição desses adsorventes é governada pela natureza eletrostática das interações entre as moléculas, e menos por interações químicas dentro das camadas de MXene. Ibragimova também demonstrou com sucesso a formação de grupos funcionais mistos na superfície e explorou uma gama de composições de equilíbrio adequadas para uma gama de condições experimentais (pH, potencial, e temperatura).

p Ao fazer isso, os pesquisadores alcançaram uma compreensão sólida da funcionalização da superfície MXene, incluindo como essa superfície pode ser modificada sob condições experimentais controladas e como isso, por sua vez, afeta as propriedades eletrônicas e outras. Esses resultados agora permitem aos experimentalistas estimar melhor a composição dos grupos funcionais sob certas condições de síntese e ajustá-los de acordo com suas necessidades.

p Ibragimova agora deseja explorar outros aspectos do design de superfície de MXenes. Isso incluirá estudos da formação de defeitos nativos nesses materiais e sua relação com a funcionalização da superfície.

p O artigo é publicado em The Journal of Physical Chemistry Letters