[上图]来自Drexel大学2011年宣布发现MXenes的原始新闻稿的示意图。该示意图显示了剥离的钛3.酒精度2形成两个oh端部的MXene层。信贷:m . Kurtoglu德雷克塞尔大学
距离我们上次谈论MXenes已经有几个月了。
MXenes是一个通过选择性蚀刻制成的2D过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物家族马克斯阶段．最初是由德雷塞尔大学的两组研究人员在2011年发现的，直到2017年，MXene“淘金热”开始，研究人员开始以前所未有的速度发现新的MXene。
(目前有超过30种不同的实验制成的MXenes，以及超过100种理论预测的MXenes，包括金属原子在平面内和平面外排列的MXenes。)
MXenes有各种各样的应用，从使用到水处理和环境修复来骨再生而且超高温陶瓷等等。在如此广泛的竞争环境下，很难知道对MXenes进行了什么研究——这就是为什么一个新的评论文章发表在科学上周是一个非常宝贵的资源。
这篇新论文的资深作者是ACerS Fellow尤里·Gogotsi德雷塞尔大学材料科学与工程系Charles T.和Ruth M. Bach教授。他与德雷克塞尔大学研究助理教授阿明·瓦希·穆罕默迪和Linköping大学教授约翰娜·Rosén共同撰写了这篇论文。
这三名研究人员写这篇综述文章是为了标记这10项th是发现这些材料的纪念日。除了讨论MXenes的基本原理之外，他们还给了文章一个未来的重点，包括克服伴随新发现而来的炒作的方法，以及解决与这些材料的合成、放大和商业化相关的挑战的方法。
以下是来自这份审查．你可以通过。了解更多关于MXenes的信息参加一个免费的网络研讨会明日(六月十六日)上午十时在东方，Gogotsi将谈论先进的2D材料。
MXene术语
虽然MXenes的基本定义是二维过渡金属碳化物和氮化物是直接的，有足够的多样性的结构和组成，定义术语的MXenes是必要的，当详细讨论他们。
MXenes的一般公式是Mn＋1XnTx， M为过渡金属位，X为碳位或氮位，n可以从1到4,Tx(x表示外层过渡金属层上的表面端点。
公式为(M’，M”)n＋1XnTx如果有两个随机分布的过渡金属占据MXene结构中的M位(M’和M”表示两种不同的金属)。
称为双金属MXenes我-MXenes，如果两种金属有平面内排列，并在同一M层内形成M '和M "原子的交替链。称为双金属MXeneso-MXenes，如果两种金属位于不同的原子平面上，并且有面外排列，M '原子构成内层金属层，M '原子位于外层金属层。
MXene应用程序
MXenes主要是金属导体，如上所述，正被探索用于各种各样的应用。这篇综述文章详细介绍了一些主要的应用程序，包括以下内容。
光学及电子应用
较低的薄片电阻和良好的可见光透明度使MXene碳化钛薄膜(Ti3.C2Tx)应用于需要柔性、透明、导电电极的光电领域，如太阳能电池、液晶显示器和有机发光二极管。
由于MXenes的金属核心通道和表面官能团，它在气体传感器中也能很好地发挥作用，这使得材料能够强吸附，从而在室温下检测挥发性有机化合物和非极性气体，如氨、乙醇和丙酮。
由于MXenes具有高的金属导电性和丰富的自由电子，它还可以用于电磁干扰屏蔽应用。钛的高导电性和溶液可加工性3.C2Tx帮助它在微波吸收和太赫兹屏蔽，以及无线通信，天线和射频识别标签方面吸引了注意。
能量储存、收集和电催化
将MXenes用于电化学能量存储，如锂离子电池和超级电容器，是人们早期感兴趣的领域。(参见关于这个特定应用领域的评论在这里而且在这里．)
MXenes在这一应用领域具有如此大的潜力的两个原因是:1)MXenes中的过渡金属芯层有助于电子通过电极的快速传输，从而实现超高速率的电荷存储;2)过渡金属氧化物样表面为赝电容电荷存储提供氧化还原活性位点。
生物医学和环境应用
大多数MXene成分的生物相容性和低细胞毒性，如Ti3.C2Tx,注2CTx和助教4C3.Tx，以及它们的等离子体共振和在近红外和红外范围内的高光热转换效率，使这些材料有希望治疗癌症开展即使用一种放射性药物识别(诊断)和第二种放射性药物提供治疗，以治疗主要肿瘤和任何转移性肿瘤的组合。
与氧化石墨烯相比，MXenes对细菌等微生物的生物污染和积累具有更高的抵抗力，因此研究人员探索将MXenes用作过滤和海水淡化膜以及可植入设备。
最令人兴奋的可能的生物医学应用之一是使用MXenes来构建可穿戴透析系统(“人造肾脏”)，这将使数以百万计的人不必使用固定的透析机，并可以挽救那些没有透析设施的人的生命。
未来的研究
作者承认，为了释放MXenes的全部潜力，仍有许多挑战需要解决。
“Ti以外的MXenes需要开发高效、可扩展和具有成本效益的刻蚀技术和分层路线3.C2Tx,”他们写道。此外，“氮化物MXenes被预测具有多种诱人的特性，从铁磁性到比碳化物或半导体性能更高的导电性。然而，只有少数氮化物被制造出来。”
考虑到MXene能提供多少，研究人员“希望在未来几年看到MXene研究的巅峰，这些材料的广泛商业化和使用，”他们在电子邮件中写道。
他们在论文的最后指出了一些成熟的可以探索的具体领域，例如:
- 考虑到MXenes如何补充其他2D材料的特性，以及它们如何可以用作构建模块来创建混合材料和结构。
- 建立提高MXenes化学稳定性的方法和规程。
- 通过更好地理解前驱体结构和化学计量学的作用，以及蚀刻剂组成和后处理对合成和性能的影响，促进MXenes的规模化和大批量生产。
- 探索替代合成方法，如使用化学或物理气相沉积方法，或从非铝基MAX相开始。
论文发表于科学,是“二维碳化物和氮化物世界(MXenes)”(DOI: 10.1126 / science.abf1581)。