Chinesische Akademie der Wissenschaften synthetisiert neuartiges halbleitendes und ferromagnetisches MXene-Material
Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben erstmals erfolgreich einen neuen Typ von MXene-Material unter Einbeziehung von Seltenerdmetallen synthetisiert. Das Material weist sowohl Halbleiter- als auch ferromagnetische Eigenschaften auf.
Forscher des Labors für fortgeschrittene Kernenergiematerialien am Institut für Materialtechnologie und Ingenieurwesen Ningbo der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) haben in Zusammenarbeit mit der Zhejiang Universität und dem Yongjiang Labor einen bedeutenden Durchbruch auf dem Gebiet der zweidimensionalen (2D) MXene-Materialien erzielt. Ihnen ist die erfolgreiche Synthese eines neuartigen MXene-Materials gelungen, das Seltenerdmetalle enthält.
Dieses neu entwickelte Material kombiniert auf einzigartige Weise Halbleitereigenschaften mit Ferromagnetismus und überwindet damit die Einschränkungen zuvor berichteter MXene-Materialien, die hauptsächlich metallische Leitfähigkeit zeigten. Die Ergebnisse wurden am 22. Juli online in der internationalen Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
MXene sind eine Klasse von 2D-Schichtmaterialien aus Übergangsmetallcarbiden und -nitriden, die für ihre ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit und ihre abstimmbare Oberflächenchemie bekannt sind. Dies macht sie vielversprechend für Anwendungen in der Energiespeicherung, der elektromagnetischen Abschirmung, der Katalyse und der Sensorik. Bisherige MXene-Materialien, meist basierend auf frühen Übergangsmetallen wie Titan, Vanadium und Niob, sind hauptsächlich metallische Leiter, was ihre Integration in Geräte erschwert, die halbleitende Bandstrukturen oder magnetische Ordnung erfordern.
Das Forschungsteam entwickelte eine neue Synthesestrategie, die Unterschiede in den chemischen Eigenschaften atomarer Schichten innerhalb von Schichtverbindungen nutzt. Dieser Ansatz ermöglichte die präzise Integration von Seltenerdmetallen in die MXene-Struktur und schuf ein Material mit ausgeprägten elektronischen und magnetischen Eigenschaften.
Das neue, auf Seltenerdmetallen basierende MXene-Material verspricht erhebliche Potenziale in Bereichen wie Low-Power-Logikschaltungen, Hochfrequenzkommunikation, Magnetsensoren und Quantencomputing. Diese Synthesestrategie bietet einen vielseitigen Ansatz zur Schaffung einer breiteren Palette von 2D-Materialien in der Zukunft.