Ученые разработали новый метод создания слоистых неорганических материалов

Автор: Nature Synthesis (2025). DOI: 10.1038/s44160-025-00855-y. https://doi.org/10.1038/s44160-025-00855-y

Группа исследователей под руководством профессора Хуан Цина из Нинбоского института технологии и инженерии материалов (NIMTE) Китайской академии наук разработала новый способ «редактирования» внутренних слоев перспективных материалов, известных как MAX-фазы. Это открытие может привести к созданию совершенно новых двумерных (2D) слоистых материалов с ценными технологическими применениями.

MAX-фазы получили свое название от общей химической формулы M_n+1AX_n, где M — это переходный металл (например, титан), A — элемент основной группы (алюминий или кремний), а X — углерод или азот. Их слоистая структура состоит из прочных металло-углеродных/азотных слоев, чередующихся со слабо связанными «A»-слоями. Именно эта особенность делает их перспективной основой для производства 2D-материалов.

Двумерные материалы толщиной всего в несколько атомов вызывают огромный интерес благодаря их потенциальному применению в батареях, катализаторах и защите от электромагнитных помех. Одним из известных классов таких материалов являются MXenes, которые обычно получают путем химического удаления определенных атомов из кристаллов MAX-фаз с помощью плавиковой кислоты или солей Льюиса.

Однако некоторые MAX-фазы содержат ковалентно связанные подслои с неметаллическими элементами (например, кислородом, серой, селеном), что делает традиционные методы травления неэффективными. В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature Synthesis, ученые обнаружили различия в химической реактивности между подслоями и разработали метод их селективного редактирования.

Используя этот подход, команда синтезировала новый класс 2D-материалов — халькогенидные карбиды/нитриды переходных металлов (TMXC), сочетающие свойства MXenes и дихалькогенидов переходных металлов (TMDs). Теоретические расчеты и эксперименты подтвердили, что изменение состава X-элемента позволяет регулировать электронную структуру материалов.

Это открытие прокладывает путь к созданию новых слоистых соединений для высокотемпературных устройств хранения энергии и катализа.

Подробнее: Ziqian Li et al, Sublayer editing of covalent MAX phase for nanolaminated early transition metal compounds, Nature Synthesis (2025). DOI: 10.1038/s44160-025-00855-y.

Источник: Chinese Academy of Sciences