Kiinan tiedeakatemia syntetisoi uutta, puolijohtavaa ja ferromagneettista MXene-materiaalia

Kiinan tiedeakatemian (CAS) Ningbon materiaali- ja insinööritutkimusinstituutin tutkijat ovat ilmoittaneet merkittävästä läpimurrosta kaksiulotteisten (2D) MXene-materiaalien tutkimuksessa. Yhteistyössä Zhejiangin yliopiston ja Yongjiang-laboratorion kanssa he ovat onnistuneet ensimmäistä kertaa syntetisoimaan uudenlaista harvinaisia maametalleja sisältävää MXene-materiaalia. Tämä materiaali yhdistää ainutlaatuisesti puolijohdeominaisuudet ja ferromagneettisuuden, ylittäen aiemmin tunnettujen MXene-materiaalien rajoitukset.

Perinteisesti MXene-materiaalit, jotka perustuvat etusiirtymämetallien yhdisteisiin, ovat osoittaneet lähinnä metallista johtavuutta. Uusi harvinaisia maametalleja sisältävä MXene murtaa tämän rajoitteen ja avaa uusia mahdollisuuksia elektroniikan ja spintroniikan sovelluksissa. Tutkimus julkaistiin 22. heinäkuuta kansainvälisessä tiedelehti Naturessa.

MXene-materiaalit ovat kaksiulotteisia siirtymämetallien karbideja tai nitridikarbonitrideja, joilla on erinomainen sähkönjohtavuus ja muokattavissa oleva pinta. Niiden potentiaalisia käyttökohteita ovat muun muassa energian varastointi, sähkömagneettinen suojaus ja anturit. Puolijohdeominaisuuksien ja magneettisuuden yhdistelmä tekee uudesta materiaalista erityisen kiinnostavan sovelluksissa, jotka vaativat sekä sähköistä että magneettista vuorovaikutusta.

Tutkijat kehittivät uuden, kemiallisiin menetelmiin perustuvan synteesistrategian, joka mahdollisti harvinaisten maametallien integroimisen MXene-rakenteeseen. Tämä uusi synteesireitti tarjoaa joustavan tavan luoda erilaisia kaksiulotteisia materiaaleja tulevaisuudessa.

Uuden harvinaisia maametalleja sisältävän MXene-materiaalin odotetaan tarjoavan merkittäviä etuja muun muassa vähävirtaisissa logiikkalaitteissa, korkeataajuisessa viestinnässä, magneettiantureissa ja jopa kvanttilaskennassa. Tutkimus voi avata uusia väyliä kaksiulotteisten materiaalien tutkimukselle ja kehitykselle.