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MXenes 是会纳米技术的未来吗？新研究发现MXenes有光致变形特征
MXenes 是会纳米技术的未来吗？新研究发现MXenes有光致变形特征
超快激光光谱允许观察原子在飞秒范围内的自然时间尺度上的运动，即十亿分之一秒的百万分之一。另一方面，电子显微镜提供原子空间分辨率。通过在一台仪器中结合电子和光子，康斯坦茨大学的 Peter Baum 教授小组开发了一些最快的电子显微镜，用于在空间和时间的最终分辨率下详细了解材料及其动力学。
在最近发表在ACS Nano 上的文章中，Baum 实验室的科学家们与苏黎世联邦理工学院的同事一起应用了这项技术来研究新材料，称为 MXenes 的二维分子定义片，并取得了令人惊讶的发现。使用激光脉冲，MXenes 可以在平坦和波纹形状之间反复切换，从而开辟了广泛的可能应用领域。
MXenes：新型二维材料
MXenes 是过渡金属碳化物或氮化物的二维片，呈少原子厚的单层形式。MXenes 在一个空间维度上相当于一个分子，在其他两个维度上相当于一个扩展的固体，最近研究的第一作者 Mikhail Volkov 博士描述了 MXenes 的结构。MXenes 是通过从前体材料上“剥离”材料薄层来合成的——这一过程称为剥离。
与大多数其他单层材料相比，由于发现了一种可扩展且不可逆的化学剥离方法，MXenes 可以轻松地大量生产。MXenes 的化学和物理性质可以通过过渡金属的选择进行广泛调整，从而导致 MXenes 在传感、能量存储、光收集和抗菌作用中的广泛应用。
由快光形成的 MXenes 中的纳米波
在他们的研究中，康斯坦茨大学的主要研究人员 Mikhail Volkov 博士和苏黎世联邦理工学院的 Elena Willinger 博士发现了一种通过向 MXenes 照射快速光脉冲来增强 MXenes 特性的新方法。使用具有原子空间分辨率的超快电子显微镜，他们记录了 MXenes 与飞秒激光脉冲相互作用的电影，显示激光能量在仅 230 飞秒的破纪录时间内转移到原子晶格。
出乎意料的是，科学家们还发现，飞秒激光可用于在 MXene 原本平坦的表面结构和材料的纳米波形式之间来回切换——山丘和山谷的“纳米景观”与比激光波长细 50 倍以上的周期性。我们可以通过激光的偏振控制纳米波的方向，这意味着材料在纳米尺度上具有光学记忆。
此外，如果激光再次照射，纳米波 MXene 会变回平面并在照明期间保持平坦。纳米波的极小尺寸和快速的晶格反应也非常令人惊讶，可能涉及一种称为等离子体 - 声子耦合的现象，”沃尔科夫解释说。
纳米波提升材料性能
波形式的纳米结构还增加了材料的表面积与体积比，使它们在化学上更具反应性。此外，它增强了局部电磁场，改善了与光的耦合——这是一个有价值的特性传感应用，沃尔科夫说。因此，科学家们期望发现的纳米波 MXenes 显示出改进的能量存储能力和增强的催化或抗生素活性。最后，通过激光脉冲在平面和波浪之间‘按需’切换 MXenes 结构的可能性开辟了在有源等离子体、化学和电子设备中使用这些材料的有趣方法，沃尔科夫总结道。
原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_495548.html
来源：贤集网
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