Разработан способ получения нанотрубок из материала MXene

Исследователи из Университета Дрекселя разработали масштабируемую технологию преобразования двумерных листов MXene в одномерные трубчатые структуры — наноскрутки. Диаметр полученных структур примерно в 100 раз меньше толщины человеческого волоса.

MXenes представляют собой класс наноматериалов на основе карбидов и нитридов переходных металлов, обладающих высокой электропроводностью. Материалы этого класса изучаются с 2011 года, когда они были впервые синтезированы в том же Университете Дрекселя.

Технология основана на контролируемом изменении химического состава поверхности многослойных хлопьев MXene с помощью воды. В результате возникает структурный дисбаланс, называемый реакцией Януса, который вызывает внутреннее напряжение в материале. Под действием этого напряжения слои отделяются друг от друга и сворачиваются в плотные полые трубки.

Метод протестирован на шести различных составах MXene: карбиде титана, карбиде ниобия, карбиде ванадия, карбиде тантала и карбонитриде титана. Исследователи получили до 10 граммов наноскруток с контролируемой формой и составом.

Трубчатая геометрия обеспечивает большую площадь активной поверхности по сравнению с плоскими листами. В стандартных двумерных структурах слои лежат друг на друге, что ограничивает движение ионов. Полая форма наноскруток устраняет этот эффект.

Исследователи также обнаружили, что электрические поля способны управлять ориентацией наноскруток в растворе. В экспериментах с гибкими плёнками из наноскруток карбида ниобия зафиксировано явление сверхпроводимости.