Учёные создали двумерные наноматериалы с девятью металлами для экстремальных условий

MXene можно представить как чизбургер с двумя-девятью атомными слоями. Автор: Университет Пердью/Девинн Лезерман-Мэй, Брайан К. Уайатт и Бабак Анасори

Исследователи из Университета Пердью и их коллабораторы разработали новый класс двумерных наноматериалов, способных содержать до девяти различных металлов в одной атомной структуре. Эти материалы, известные как MXenes, могут революционизировать технологии работы в экстремальных условиях.

MXenes — это ультратонкие карбиды и нитриды толщиной всего 1 нанометр (примерно в 100 000 раз тоньше человеческого волоса). Их уникальная слоистая структура обеспечивает высокую электропроводность, гидрофильность и настраиваемые свойства.

«Представьте, что вы делаете чизбургеры с двумя-девятью ингредиентами. Когда мы используем от двух до шести металлов, структуры демонстрируют определённый порядок атомных расположений. Но при использовании семи или более металлов достигается настоящий беспорядок — высокая энтропия», — объясняет профессор Бабак Анасори.

В исследовании, опубликованном в журнале Science, команда синтезировала и охарактеризовала почти 40 различных слоистых материалов с различными комбинациями металлов. Это достижение позволяет лучше понять баланс между энтропией (беспорядком) и энтальпией (порядком) в наноматериалах.

Потенциальные применения включают:
• Экранирование электромагнитных волн
• Сверхэффективные антенны для связи следующего поколения
• Материалы для работы в космосе и глубоководных условиях
• Повышение эффективности электромобилей в экстремальных температурах

Брайан Уайатт, ведущий автор исследования, отмечает: «Эта работа представляет собой значительный прогресс в понимании роли энтальпии и энтропии в формировании высокоэнтропийных материалов».

Исследователи продолжат работу над созданием материалов, превосходящих всё известное человечеству в экстремальных условиях.

Больше информации: Brian C. Wyatt et al, Order-to-disorder transition due to entropy in layered and 2D carbides, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adv4415