في دراسة رائدة تم الإبلاغ عنها في 28 مارس 2025 ، في مجلة Nature Synthesis المرموقة ، حقق الباحثون اختراقًا كبيرًا في مجال علوم المواد. من خلال استخدام تقنيات الحفر الدقيقة التي تسترشد بها الحسابات النظرية ، فقد نجحوا في الحصول على W2TIC2TX MXENE المطلوبة الذرية ، وهي مادة جديدة ثنائية الأبعاد. يسبب هذا الإنجاز ثورة في التحديات المرتبطة بالطبقة البينية ، مما يمهد الطريق للتطبيقات المبتكرة لمسحوق mxene في مختلف المجالات ، وخاصة في إنتاج الهيدروجين من خلال التحليل الكهربائي للمياه.
طريقة التوليف المبتكرة:
من خلال استخدام حسابات النظرية الوظيفية للكثافة (DFT) ، استكشف الباحثون جدوى حفر طبقات التنغستن في مركبات (W ، TI) 4C4₋Y. اكتشفوا أن تعاطي المنشطات الألمنيوم الزائدة (السلائف 2AL) يساعد في تقليل شوائب الأكسجين ويسهل الحفر الانتقائي. من خلال الحفر الانتقائي لطبقات التنغستن المستعبدة تساهميًا من سلائف كربيد غير مخصصة للطبقة (W ، TI) 4C4-Y باستخدام HCl-LIF ، فقد نجحت في تصنيع MXENE المعدني المنتقل (W2TIC2TX).
أداء تفاعل تطور الهيدروجين الاستثنائي (HER):
أظهرت W2TICNING W2TIC2TX MXENE أدائها المتميز ، مع إفراط في 144MV فقط بكثافة حالية تبلغ 10 أمور CM-2 ، متجاوزة W1.33CTX MXENE الموجودة. أظهرت حسابات DFT أن الطاقة الخالية من امتصاص الهيدروجين على السطح المختلط Tungsten-titanium (مواقع التنسيق W-Ti3) تقترب من الحياد الحراري (ΔGAD = -0.37EV) ، تتفوق على أسطح التنغستن النقية (ΔGAD = -1.79EV).
خصائص المواد متعددة الاستخدامات:
بالإضافة إلى ذلك ، تتميز هذه المادة بتوصيل كهربائي ارتفاع درجة حرارة الغرفة من 427 SCM-1 ، بعد نموذج التنقل المتغير (VRH) ، مما يشير إلى نقل الإلكترون البيني السائد. إنه يظهر سلوك الامتصاص القابل للتشبع تحت تشعيع ليزر FemtoSecond 800nm ، ويسلط الضوء على قيمته المحتملة في تطبيقات الضوئية والليزر. إن الموصلية العالية والاستقرار في هذه المادة تجعلها مرشحًا واعداً لمجموعة واسعة من التقنيات الإلكترونية والليزر.
تتعرض هذه الدراسة من خلال نموذج التوليف التقليدي لـ MXENE وتوفر أفكارًا جديدة لإنشاء محفزاتها الفعالة والمواد ثنائية الأبعاد.
اسم الأدب: توليف Mxene ثنائي الأبعاد من أجل التحفيز الكهربائي
