Material som endast 盲r ett eller ett par atomlager tunna 盲r ett h枚gintensivt forskningsf盲lt och kallas ofta f枚r tv氓dimensionella material. Det mest k盲nda exemplet 盲r grafen, vars uppt盲ckt uppm盲rksammades med ett Nobelpris 2010. Tack vare att materialen 盲r s氓 tunna i f枚rh氓llande till sin vikt eller volym kan de f氓 ov盲ntade egenskaper som god ledningsf枚rm氓ga f枚r elektricitet och v盲rme eller extrem v盲rmet氓lighet. Sveptransmissionselektronmikroskopet Arwen 盲r ett viktigt forskningsverktyg. Material scannas med en elektronstr氓le som sedan ger en bild av dess struktur, sammans盲ttning och egenskaper. Foto Magnus Johansson
En klass s氓dana tv氓dimensionella material kallas MXener. De best氓r av en metall i kombination med antingen kol- eller kv盲veatomer. Till skillnad fr氓n andra tv氓dimensionella material 盲r MXener metalliskt ledande. Egenskaperna hos MXener g枚r att de kan komma att anv盲ndas i tekniska till盲mpningar som batterier och superkondensatorer, luft- och vattenreningsfilter samt antenner f枚r n盲sta generations kommunikation.
Som Lego-bitar
Nu har forskare vid Link枚pings universitet tillsammans med kollegor i USA och Kina utvecklat en ny metod d盲r nya MXener kan utvecklas och skr盲ddarsys p氓 atomniv氓 med hj盲lp av en 鈥漦emisk sax鈥�.Per Persson, professor vid Institutionen f枚r fysik, kemi och biologi. Foto Olov Planthaber
鈥� Atomerna blir som Lego-bitar som g氓r att flytta och byta som man vill i strukturen. M枚jligheterna att utveckla nya material med sp盲nnande och ov盲ntade egenskaper 盲r nu vid枚ppna tack vare den kemiska saxen, s盲ger Per Persson, professor vid Institutionen f枚r fysik, kemi och biologi, IFM, vid Link枚pings universitet.
En 鈥漦emisk sax鈥� 盲r en molekyl som 盲r utformad f枚r att reagera med specifika kemiska f枚reningar. P氓 s氓 s盲tt kan bindningarna i ett material brytas p氓 exakt r盲tt st盲lle. Tekniken har funnits i 枚ver ett decennium f枚r att bryta bindningar mellan kol och v盲te i organiska molekyler. Men det forskarna nu visat, i en artikel i Science, 盲r att saxen ocks氓 kan bryta starka bindningar i tv氓dimensionella material som MXener.
Skapa ot盲nkbara material
F枚r att skapa MXener utg氓r man fr氓n ett tredimensionellt grundmaterial som kallas f枚r MAX-struktur. Det best氓r av tre olika 盲mnen: M 盲r en 枚verg氓ngsmetall, A 盲r ett grund盲mne som aluminium eller kisel, och X 盲r kol eller kv盲ve. Genom att ta bort A-delen med syror skapas ett tv氓dimensionellt material 鈥� MXener.Per Eklund, professor vid Institutionen f枚r fysik, kemi och biologi. Foto Olov Planthaber
Tidigare har MXener varit begr盲nsade av tillverkningsmetoden och antalet befintliga MAX-strukturer. Det innebar att det gick att tillverka ett trettiotal MXener i praktiken, men precisionen i tillverkningen var begr盲nsad. Genom att anv盲nda den 鈥漦emiska saxen鈥� redan p氓 MAX-strukturen kan helt nya MXener skapas.
鈥� Nu kan vi utveckla tidigare ot盲nkbara material med h枚g precision, d盲r vi kan klippa is盲r strukturer och sy ihop dem igen som vi vill, samt styra deras egenskaper s氓 att nya till盲mpningar blir m枚jliga, s盲ger Per Eklund, professor vid IFM.
Studien finansierades bland annat av det strategiska forskningsomr氓det f枚r avancerade funktionella material 鈥� AFM 鈥� vid Link枚pings universitet, den svenska forskningsinfrastrukturen f枚r elektronmikroskopi 鈥� ARTEMI samt Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse.
Artikeln: ; Haoming Ding, Youbing Li, Mian Li, Ke Chen, Kun Liang, Guoxin Chen, Jun Lu, Justinas Palisaitis, Per O. 脜. Persson, Per Eklund, Lars Hultman, Shiyu Du, Zhifang Chai, Yury Gogotsi, Qing Huang; Science Vol 379; publicerad online 16 mars 2023. DOI: 10.1126/science.add5901.
En n盲rbild av atomstrukturen i en MAX-struktur, 盲ven kallat MAX-fas.
