Mxenes à la frontière du monde des matériaux 2D

Yury Gogotsi Department of Materials Science and Engineering, et AJ Drexel Nanomaterials Institute, Drexel University, Philadelphia, PA 19104, USA Courriel: gogotsi@drexel.edu

Résumé: La famille des carbures et nitrures en métal de transition 2D (MXENES) s'est développé rapidement depuis la découverte de Ti3C2 en 2011 [1]. Environ 30 MxEnes différents ont été synthétisés et la structure et les propriétés de nombreux autres MXEnes ont été prédites en utilisant des calculs de théorie fonctionnelle de la densité (DFT) [2]. De plus, la disponibilité de solutions solides sur les sites M et X, le contrôle des terminaisons de surface et la découverte de Mxènes doubles-M ordonnés (par exemple, MO2T2) offrent le potentiel de synthèse de dizaines de nouvelles structures distinctes. Cette présentation décrira l'état de l'art dans la synthèse des Mxènes. La délamination en flocons 2D monocouche et assemblage en films et structures 3D, ainsi que leurs propriétés seront discutées. Les relations de synthèse-structure-properties de Mxènes seront abordées sur l'exemple de TI3C2 et MXENES récemment développées. La chimie polyvalente de la famille MXENE rend leurs propriétés accordables à une grande variété d'applications [3]. Il a été démontré que les MENE à l'oxygène ou à l'hydroxyle, tel que TI3C2O2, ont des couches de métaux de transition capables redox à la surface et offrent une combinaison de conductivité électronique élevée avec l'hydrophilie, ainsi qu'un transport ionique rapide [4]. Cela, parmi de nombreuses autres propriétés avantageuses, rend la famille de matériaux des candidats prometteurs pour le stockage d'énergie et les applications électrochimiques connexes [5], mais les applications en plasmonique, électrocatalyse, biocapteurs, purification / dessalement de l'eau et autres champs sont tout aussi excitants. En particulier, les applications de blindage électromagnétique et d'antenne de MxEnes seront abordées

Références: [1] M. Naguib, et al., Nanocristaux bidimensionnels produits par exfoliation de Ti3ALC2, Advanced Materials, 23, 4248 (2011). [2] X. Xiao, H. Wang, P. Urbankowski, Y. Gogotsi, Synthèse topochimique de matériaux 2D, Chemical Society Reviews, 47 (23) 8744 - 8765 (2018). [3] B. Anasori, M. Lukatskaya, Y. Gogotsi, 2D Metal Carbures and Nitrides (MXEnes) for Energy Storage, Nature Reviews Materials, 2, 16098 (2017). [4] K. Hantanasirisakul, Y. Gogotsi, Propriétés électroniques et optiques des carbures en métal et nitrures de transition 2D (MXENES), Matériaux avancés, 30 (52) 1804779 (2018). [5] X. Wang, et al, Solvents 'Influence on Charge Storage in Titanium Carbide Mxene, Nature Energy, 4, 241–248 (2019). Biographie: le Dr Yury Gogotsi est un éminent professeur d'université et Charles T. et Ruth M. Bach Professeur de sciences et d'ingénierie des matériaux à l'Université Drexel. Il est également directeur du AJ Drexel Nanomaterials Institute. Il a obtenu son MS (1984) et PhD (1986) de Kiev Polytechnic et un diplôme DSC de l'Académie ukrainienne des sciences en 1995. Son groupe de recherche travaille sur les carbures 2D, les carbones nanostructurés et d'autres nanomatériaux pour l'énergie, l'eau et les applications biomédicales. Il est reconnu comme chercheur hautement cité et des citations lauréat par Thomson Reuters / Clarivate Analytics (H-Index dépassant 100). Il a reçu de nombreux prix pour ses recherches, notamment le prix European Carbon Association, S. Somiya Award de l'International Union of Materials Research Societies, Nano Energy Award d'Elsevier, International Nanotechnology Prize (Rusnanoprise), R&D 100 Award du R&D Magazine (TWEME) . Il a été élu membre de l'American Association for Advancement of Science (AAAS), Materials Research Society, American Ceramic Society, The Electrochemical Society, International Society of Electrochimistry, Royal Society of Chemistry, Nanosmat Society, ainsi que Academician of the World Académie de céramique et membre de l'Académie européenne des sciences. Il a également siégé au conseil d'administration du MRS et agit en tant que rédacteur en chef adjoint d'ACS Nano