Este novo material é feito de muitas camadas de metal extremamente finas, entre as quais os cientistas podem deslizar diferentes íons para diversos fins. Isso os torna potencialmente muito úteis para futuros eletrônicos de alta tecnologia ou armazenamento de energia.
Os pesquisadores esperam que esse novo sistema seja mais eficiente e com menos produtos tóxicos, publicaram na revista Ciência, estimular novas inovações e abrir caminho para o uso de MXenos em aparelhos e dispositivos eletrônicos do dia a dia.
Quando descoberto em 2011, o MXenos empolgou muitos cientistas. Normalmente, quando um metal como ouro ou titânio é manipulado para criar folhas atomicamente finas, ele não se comporta mais como um metal. Mas as ligações químicas extraordinariamente fortes em MXenos permitem que eles retenham as habilidades especiais do metal, como a forte condução de eletricidade.
Eles também são facilmente personalizáveis: “Você pode colocar íons entre as camadas para usá-los para armazenar energia, por exemplo”, disse o estudante de graduação em química em um comunicado. Diga Wang, coautor do artigo com o pós-doutorando Chenkun Zhou.
Todas essas vantagens podem tornar o MXenos extremamente útil para a construção de novos dispositivos, por exemplo, para armazenar eletricidade ou bloquear a interferência de ondas eletromagnéticas.
No entanto, a única maneira que conhecíamos de produzir MXenos envolvia várias etapas intensivas de engenharia química, incluindo o aquecimento da mistura a 537 graus Celsius, seguido de um banho em ácido fluorídrico.
“Isso é bom se você estiver fazendo alguns gramas para experimentos em laboratório, mas se você quiser fazer grandes quantidades para usar em produtos comerciais, isso se tornará um grande problema de descarte de resíduos corrosivos”, explicou. Dmitri Talapin, Professor de Química da Universidade de Chicago e autor do artigo correspondente.
Para projetar um método mais eficiente e menos tóxico, a equipe usou princípios da química, em particular a “economia atômica”, que busca minimizar o número de átomos desperdiçados durante uma reação.
A equipe de Chicago descobriu novas reações químicas que permitem aos cientistas produzir MXenos a partir de precursores simples e baratos, sem o uso de ácido fluorídrico. Consiste em uma única etapa: misturar vários produtos químicos com qualquer metal que você deseja estratificar e, em seguida, aquecer a mistura a 926 graus Celsius. “Então você abre e lá estão eles”, disse Wang.
O método mais fácil e menos tóxico abre novos caminhos para os cientistas criarem e explorarem novas variedades de MXenos para diferentes aplicações, como ligas metálicas ou diferentes sabores de íons. A equipe testou o método com os metais titânio e zircônio, mas acredita que a técnica também pode ser usada para muitas outras combinações diferentes. “Esses novos MXenos também são visualmente bonitos”, acrescentou Wang. “Eles se erguem como flores, o que pode até torná-los melhores para reações, porque as bordas são expostas e acessíveis para que íons e moléculas se movam entre as camadas de metal”.