Desenvolvido em 2011, o MXene é um nanomaterial bidimensional com camadas alternadas de metal e carbono, que possui alta condutividade elétrica e pode ser combinado com diversos compostos metálicos, tornando-o um material que pode ser utilizado em diversas indústrias, como semicondutores, dispositivos eletrônicos, e sensores.



Para utilizar adequadamente o MXene, é importante conhecer o tipo e a quantidade de moléculas cobertas na superfície, e se as moléculas cobertas na superfície forem flúor, a condutividade elétrica diminui e a eficiência da proteção contra ondas eletromagnéticas diminui. No entanto, como tem apenas 1 nm de espessura, são necessários vários dias para analisar as moléculas na superfície, mesmo com um microscópio eletrônico de alto desempenho, de modo que a produção em massa tem sido impossível até agora.

A equipe de pesquisa liderada por Seung-Cheol Lee diretor do Centro de Ciência e Tecnologia da Indo-Coreia(IKST) do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia(KIST) desenvolveu um método para prever a distribuição de moléculas na superfície usando o propriedade de magnetorresistência do MXene. O artigo foi publicado na revista Nanoscale .

Ao utilizar este método, é possível medir a distribuição molecular do MXene com uma medição simples, permitindo o controle de qualidade no processo de produção, o que deverá abrir caminho para a produção em massa que antes não era possível.

A equipe de pesquisa desenvolveu um programa bidimensional de previsão de propriedades de materiais baseado na ideia de que a condutividade elétrica ou as propriedades magnéticas mudam dependendo das moléculas ligadas à superfície. Eles calcularam as propriedades de transporte magnético do MXene e conseguiram analisar o tipo e a quantidade de moléculas adsorvidas na superfície do MXene à pressão atmosférica e à temperatura ambiente sem quaisquer dispositivos adicionais.

Ao analisar a superfície do MXene com o programa de previsão de propriedades desenvolvido, previu-se que o fator de espalhamento Hall, que afeta o transporte magnético, muda drasticamente dependendo do tipo de moléculas de superfície.

O Fator de Dispersão Hall é uma constante física que descreve as propriedades de transporte de carga de materiais semicondutores, e a equipe descobriu que mesmo quando o mesmo MXene foi preparado, o Fator de Dispersão Hall tinha um valor de 2,49, o mais alto para flúor, 0,5 para oxigênio. e 1 para hidróxido, permitindo analisar a distribuição das moléculas.

O coeficiente de espalhamento Hall tem diferentes aplicações com base no valor 1. Se o valor for inferior a 1, pode ser aplicado a transistores de alto desempenho, geradores de alta frequência, sensores de alta eficiência e fotodetectores, e se o valor for superior a 1, pode ser aplicado a materiais termoelétricos e sensores magnéticos. Considerando que o tamanho do MXene é de alguns nanômetros ou menos, o tamanho do dispositivo aplicável e a quantidade de energia necessária podem ser drasticamente reduzidos.

"Ao contrário de estudos anteriores que se concentraram na produção e nas propriedades do MXene puro, este estudo é significativo porque fornece um novo método para análise molecular de superfície para classificar facilmente o MXene fabricado", disse Seung-Cheol Lee, diretor do IKIST. “Ao combinar este resultado com estudos experimentais, esperamos ser capazes de controlar o processo de produção do MXene, que será utilizado para produzir o MXene em massa com qualidade uniforme.”

O IKST foi criado em 2010 e realiza pesquisas nas áreas de teoria, código-fonte e software para ciência da computação. Em particular, o código-fonte é uma linguagem de programação que implementa algoritmos que podem ser modelados e simulados, e é considerada uma pesquisa original no campo da ciência computacional, e o centro conduz pesquisas colaborativas com universidades indianas e institutos de pesquisa como o IIT Bombay para desenvolver Código fonte.

Mais informações: Namitha Anna Koshi et al, As propriedades de magnetotransporte podem fornecer informações sobre os grupos funcionais em MXenes semicondutores?, Nanoescala (2023). DOI:10.1039/D2NR06409J
Informações do diário: Nanoescala

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