Développé en 2011, le MXene est un nanomatériau bidimensionnel avec des couches alternées de métal et de carbone, qui présente une conductivité électrique élevée et peut être combiné avec divers composés métalliques, ce qui en fait un matériau pouvant être utilisé dans diverses industries telles que les semi-conducteurs, les appareils électroniques, et capteurs.
Pour utiliser correctement le MXène, il est important de connaître le type et la quantité de molécules recouvertes à la surface, et si les molécules recouvertes à la surface sont du fluor, la conductivité électrique diminue et l'efficacité du blindage contre les ondes électromagnétiques diminue. Cependant, comme son épaisseur n'est que de 1 nm, il faut plusieurs jours pour analyser les molécules à la surface, même avec un microscope électronique haute performance. La production de masse était donc impossible jusqu'à présent.
L'équipe de recherche dirigée par Seung-Cheol Lee, directeur du Centre indo-coréen des sciences et technologies (IKST) de l'Institut coréen des sciences et technologies (KIST), a développé une méthode pour prédire la distribution des molécules à la surface en utilisant le propriété de magnétorésistance du MXène. L'article est publié dans la revue Nanoscale .
En utilisant cette méthode, il est possible de mesurer la distribution moléculaire du MXène avec une simple mesure, permettant un contrôle de qualité dans le processus de production, ce qui devrait ouvrir la voie à une production de masse qui n'était pas possible auparavant.
L’équipe de recherche a développé un programme de prédiction bidimensionnel des propriétés des matériaux basé sur l’idée que la conductivité électrique ou les propriétés magnétiques changent en fonction des molécules attachées à la surface. Ils ont calculé les propriétés de transport magnétique du MXène et ont réussi à analyser le type et la quantité de molécules adsorbées à la surface du MXène à pression atmosphérique et à température ambiante sans aucun appareil supplémentaire.
En analysant la surface du MXène avec le programme de prédiction des propriétés développé, il a été prédit que le facteur de diffusion Hall, qui affecte le transport magnétique, change considérablement en fonction du type de molécules de surface.
Le facteur de diffusion Hall est une constante physique qui décrit les propriétés de transport de charge des matériaux semi-conducteurs. L'équipe a découvert que même lorsque le même MXène était préparé, le facteur de diffusion Hall avait une valeur de 2,49, la plus élevée pour le fluor, 0,5 pour l'oxygène. , et 1 pour l'hydroxyde, leur permettant d'analyser la répartition des molécules.
Le coefficient de diffusion Hall a différentes applications en fonction de la valeur 1. Si la valeur est inférieure à 1, elle peut être appliquée aux transistors hautes performances, aux générateurs haute fréquence, aux capteurs à haut rendement et aux photodétecteurs, et si la valeur est supérieur à 1, il peut être appliqué aux matériaux thermoélectriques et aux capteurs magnétiques. Étant donné que la taille du MXene est de quelques nanomètres ou moins, la taille de l'appareil applicable et la quantité d'énergie requise peuvent être considérablement réduites.
"Contrairement aux études précédentes axées sur la production et les propriétés du MXène pur, cette étude est importante dans la mesure où elle fournit une nouvelle méthode d'analyse moléculaire de surface permettant de classer facilement le MXène fabriqué", a déclaré Seung-Cheol Lee, directeur de l'IKIST. "En combinant ce résultat avec des études expérimentales, nous espérons pouvoir contrôler le processus de production du MXene, qui sera utilisé pour produire en masse du MXene avec une qualité uniforme."
IKST a été créé en 2010 et mène des recherches dans les domaines de la théorie, du code source et des logiciels pour la science informatique. En particulier, le code source est un langage de programmation qui implémente des algorithmes qui peuvent être modélisés et simulés, et est considéré comme une recherche originale dans le domaine de la science informatique, et le centre mène des recherches en collaboration avec des universités et des instituts de recherche indiens tels que l'IIT Bombay pour développer code source.
Plus d'informations : Namitha Anna Koshi et al, Les propriétés de magnétotransport peuvent-elles fournir un aperçu des groupes fonctionnels dans les MXènes semi-conducteurs ?, Nanoscale (2023). DOI :10.1039/D2NR06409J
Informations sur le journal : Nanoscale
Fourni par le Conseil national de recherches en sciences et technologies
