Les chercheurs du CEST ont découvert de nouveaux aperçus/résultats sur la fonctionnalisation de surface des matériaux utilisés dans un large éventail d'applications, comme le stockage d'énergie, biochimie, sentir, et production d'énergie

Dans leur dernière publication, des chercheurs du groupe CEST ont entrepris une étude informatique sur la composition de surface de plusieurs matériaux de type MXene. Les chercheurs ont exploré différentes chimies de surface et ses changements apportés par divers métaux de transition, ainsi qu'un nombre différent de couches atomiques. MXenes trouve une application dans les batteries, supercondensateurs, blindage électromagnétique et capteurs de surface.

Les MXenes sont des carbures et nitrures de métaux de transition bidimensionnels (2D) qui appartiennent à une grande classe de matériaux 2D avec une électronique extraordinaire, optique, mécanique, thermique, et propriétés catalytiques. Ces matériaux ont la composition générale M_(n+1)X_n, où M est un métal de transition et X un atome de carbone ou d'azote, avec n correspondant à l'épaisseur atomique. Une caractéristique clé des MXenes est que leurs propriétés de surface peuvent être modifiées en contrôlant la composition de groupes fonctionnels tels que -O, -F, et -OH. Bien que diverses propriétés du matériau MXene soient attribuées à sa composition de surface et donc à sa fonctionnalisation, la structure proprement dite, la composition et la fonctionnalité de ces surfaces restent souvent inconnues dans la vie réelle.

Dans leur étude actuelle, Rina Ibragimova et ses collègues ont appliqué un schéma de calcul à plusieurs échelles qui a abouti à une distribution réaliste des molécules organiques à la surface de plusieurs MXenes. En outre, ce modèle a pu démontrer des tendances dans la distribution et la composition des groupes fonctionnels de surface. Les chercheurs ont découvert que la distribution de ces groupes fonctionnels semble être largement indépendante du type de métal, carbone, ou de l'azote utilisé dans le matériau, ainsi que du nombre de couches atomiques. Au lieu, le groupe montre pour la première fois que la distribution de ces adsorbants est régie par le caractère électrostatique des interactions entre les molécules, et moins par des interactions chimiques à l'intérieur des couches de MXene. Ibragimova a également démontré avec succès la formation de groupes fonctionnels mixtes à la surface et a exploré une gamme de compositions à l'équilibre adaptées à une gamme de conditions expérimentales (pH, potentiel, et température).

Ce faisant, les chercheurs ont acquis une solide compréhension de la fonctionnalisation de surface MXene, y compris comment cette surface peut être modifiée dans des conditions expérimentales contrôlées et comment cela affecte à son tour les propriétés électroniques et autres. Ces résultats permettent désormais aux expérimentateurs de mieux estimer la composition des groupements fonctionnels dans certaines conditions de synthèse et de les ajuster en fonction de leurs besoins.

Ibragimova souhaite maintenant explorer d'autres aspects de la conception de surface de MXenes. Cela inclura des études sur la formation de défauts natifs dans ces matériaux et leur relation avec la fonctionnalisation de surface.

L'article est publié dans Le Journal des lettres de chimie physique