Kunstnieren, krachtige batterijen en efficiënte waterzuivering zijn enkele van de toekomstige toepassingen van een groep ultradunne materialen die bekend staat als MXenen. Deze mening wordt uitgedrukt in een artikel in het tijdschrift Wetenschap , wiens auteurs een van de Universiteit van Linköping omvatten.

Materialen met een doorsnede zo dun als een of enkele lagen atomen hebben door hun dikte ongebruikelijke eigenschappen. Deze eigenschappen kunnen een hoge elektrische geleidbaarheid zijn, hoge sterkte of een vermogen om hitte te weerstaan, waardoor ultradunne materialen een groot potentieel hebben voor gebruik in toekomstige technologie. Het meest bekende materiaal is grafeen, en de jacht op andere ultradunne materialen, ook bekend als tweedimensionale materialen, is sinds de ontdekking in intensiteit toegenomen.

Grafeen en vele andere tweedimensionale materialen zijn ofwel halfgeleiders, halfmetalen of gepolariseerde isolatoren. Het ontbreken van een ultradunne metalen geleider is een obstakel bij de ontwikkeling van componenten die uitsluitend zijn gebaseerd op tweedimensionale materialen.

In 2011 werd een nieuwe groep ultradunne materialen ontdekt, en kreeg de naam MXenes. Ze bestaan ​​uit een metaal in combinatie met koolstof- of stikstofatomen. MXenen zijn een aanvulling op andere ultradunne materialen omdat het metalen geleiders zijn, en de deur openen naar volledig nieuwe toepassingen op nanometerschaal.

Johanna Rosen, hoogleraar bij de vakgroep Natuurkunde, Scheikunde en Biologie aan de Universiteit van Linköping, samen met collega's van de Drexel University in de VS, heeft een artikel geschreven in Science over de toekomst van MXenes en de invloed die ze naar verwachting zullen hebben.

“Er zijn veel toepassingen denkbaar. De twee die het dichtst bij realisatie liggen zijn efficiënte energieopslag, in de vorm van batterijen en supercondensatoren, en elektromagnetische interferentieafscherming. Maar op de lange termijn, we zullen filters kunnen maken voor lucht- en waterzuivering, antennes voor de volgende generatie communicatie, en vele andere toepassingen waar we nog niet aan hebben gedacht, " zegt Johanna Rosen.

Verder, veel MXenen zijn biocompatibel (compatibel met levend weefsel), niet giftig en milieuvriendelijk, wat betekent dat ze worden bestudeerd voor mogelijke toepassingen in de biogeneeskunde. Een dergelijke toepassing is de vorming van kunstnieren, waardoor dialysebehandeling (of andere behandelingen waarvoor geen dialysemachines beschikbaar zijn) overbodig zou zijn.

Het eerste MXene dat werd ontdekt, was titaniumcarbide, Ti ₃ C ₂ . Nutsvoorzieningen, tien jaar later, er zijn ongeveer 50 verschillende MXenen ontwikkeld, velen van hen aan de Universiteit van Linköping. Echter, de methoden die worden gebruikt om ze te produceren, betekenen dat de beschikbare combinaties bijna oneindig zijn. Dit betekent dat er op de lange termijn duizenden MXenen kunnen zijn met verschillende op maat gemaakte eigenschappen.

"MXenen werden pas tien jaar geleden ontdekt, en het onderzoeksveld om ze te bestuderen is extreem snel gegroeid. ongeveer 6, Jaarlijks verschijnen er nu 600 wetenschappelijke artikelen. Maar er zijn nog veel eigenschappen en toepassingen die nog ontdekt moeten worden, en dat kan veel hedendaagse uitdagingen binnen zowel technologie als geneeskunde oplossen, " zegt Johanna Rosen.