Максен MXene, открытый группой ученых из Университета Дрекселя под руководством профессора Юрия Гогоци, - новое имя среди двумерных наноматериалов

Rus На русском Eng In English

На данный момент синтезированы и изучены более двадцати максенов (MXenes) - двумерных карбидов, нитридов и карбонитридов переходных металлов, и еще ожидается, что десятки их будут синтезированы. Применение высоко электропроводящих максенов является очень перспективным для хранения энергии, экранирования и защиты от электромагнитных помех, электрокатализа, плазмоники и многих других приложений

Прошло чуть более пяти лет с тех пор как исследователи из Университета Дрекселя (США) сообщили об открытии нового двухмерного материала под названием максен (англ. MXene), состоящего из атомов титана и углерода. В настоящее время максен является основным направлением научных исследований в десятках университетов и научно-исследовательских институтов-партнеров из стран, охватывающих все континенты, кроме Антарктиды.

Ученые во всем мире исследуют свойства максина для различных применений. Только в США и Китае в ииследование максенов вовлечены более 60 исследовательских институтов и университетов, среди которых Окриджская национальная лаборатория Министерства энергетики США, Колумбийский Университет, Северо-Западный университет, США, Университет штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук, Пенсильванский университет, Университет штата Пенсильвания, Университет Райса, Йельский университет, Стэнфордский университет, Университет Небраски-Линкольна, Техасский университет A&M, Калифорнийский университет в Дейвисе, Университет Миссури, Пекинский Университет, Чжэцзянский университет, Яньшаньский Университет, Университет Ланьчжоу, Бэйханский университет, Китайска Академия Наук, Городской университет Гонконга, и Университет науки и технологий в Шанкси.
Подтверждением этого можно считать появление максенов на обложке последнего февральского номера одного из самых авторитетных научных журналов – Nature Review Materials (Volume 2 Issue 2, February 2017).Максин на обложке Nature Reviews Materials

максен появился как раз в тот момент, когда в научном мире разгорелись дискуссии вокруг идеи, что материалы, толщиной в несколько атомов, могут стать ключом к построению нового поколения электроники малых размеров с более высокой скоростью работы; улучшению устройств накопления энергии; также считается, что эти материалы могут обеспечить впечатляющую долговечность разным изделиям от теннисных ракеток до военной техники и даже помочь в восстановлении поврежденных нейронов. Интерес к двумерным материалам и исследовательский ажиотаж вокруг них возник после открытия удивительных свойств двумерного графита, получившего название графен, а ученые из Университета Манчестера, которые первые о нем сообщили, даже получили Нобелевскую премию.

Первоначальный ажиотаж вокруг графена как очередного "чудо-материала" с "очень привлекательными свойствами", что поставил его в одну категорию с такими материалами как алюминий, сталь и пластмасса, в последние годы немного угас, так как графену до сих пор не нашли значительного реального практического применения, несмотря на огромные инвестиции в исследования, которые привели к более чем 60000 работ, опубликованных об этом с 2004 года.

максен является одним из современников графена, который в настоящее время изучается для тех же многих целей, что и графен, но демонстрирует уже более высокую производительность в некоторых из них.

По словам одного из авторов статьи в Nature Review Materials проф. Бабака Анасори из Института Наноматериалов Университета Дрекселя, США, максены являются достойным предметом исследования, потому что их очень много, и они уже показали уникальные свойства, опережая другие материалы в нескольких приложениях.

“MXene показывает огромный потенциал для использования в устройствах хранения энергии» - рассказывает доктор Юрий Гогоци, заслуженный профессор Университета Дрекселя и директор Института Наноматериалов, который возглавлял исследования по проекту, что привел к открытию этого уникального 2D материала.

Команда Юрия Гогоци опубликовала множество работ о способности материала захватывать и отдавать электроэнергию с исключительно высокой скоростью без ухудшений. B это только одна из областей, где MXene имеет явное превосходство над своим предшественником, потому что его проводящие свойства можно контролировать и даже, как оказалось, перестраивать. В то время как графен показывает непревзойденную электропроводность, очень сложно контролировать обильный поток тока через него - что просто необходимо для любого материала, который используется в электронных устройствах.

Исследователи из Института Наноматериалов Университета Дрекселя изучали максины на протяжении боле половины десятилетия. Слева направо: Алексей Гогоци, директора Центра Материаловедения (Украина), Габриэл Скалл, Бабак Анасори, Мухаммед Альхабиб и профессор Юрий Гогоци.

Исследования, проводимые группой из Университета Дрекселя под руководством профессора Гогоци также предполагают, что максен превзошел впечатляющую проводимость графена, в случае, когда оба эти материала масштабируются до формы тонкой бумаги, которая будет использоваться в электродах батарей. С другой стороны, максен в самой тонкой форме, которая является прозрачной, также демонстрирует проводимость, превосходящую графеновое покрытие. На данный момент исследователи изучают возможность использования пленок максена для технологии сенсорного экрана и прозрачных устройств хранения энергии.

Исследователи из лаборатории профессора Гогоци испытывали максен также для использования в качестве своего рода химического "фильтра". Их эксперименты были сосредоточены на способности максена улавливать одни молекулы и ионы в его атомную структуру, в то же время беспрепятственно пропуская другие. Это свойство может быть полезным для улавливания токсинов из организма, а также из нашей питьевой воды.

Наслаивание других элементов или соединений между листами максена также дает обнадеживающие результаты, когда речь идет о повышении долговечности (прочности) материала. Вставка полимера создает вариант материала, который может быть использован для гибких электродов в области хранения энергии и носимых технологий.

Совсем недавно группа опубликовала статью, в которой речь идет о способности максена блокировать электромагнитное излучение. Открытие того, что максен MXene может отражать электромагнитные помехи от наших вездесущих мобильных устройств, звучит многообещающе, поскольку тонкий слой максена (в 10 раз тоньше, чем лист бумаги) является чрезвычайно эффективным в качестве распыленного покрытия, что можно применить к отдельным компонентам внутри устройства.

Одна из наиболее перспективных новых разработок с максином показывает, что тонкое покрытие из него может быть использовано для электромагнитного экранирования в мобильных устройствах.

Одним из наиболее интригующих аспектов в стремлении к пониманию того, как этот материал может быть использован, является тот факт, что максен может быть скомбинирован из довольно различных атомов. Исследователи из Дрекселя также  определили, что в виде стабильных материалов еще могут быть получены более 100 максенов с разными составляющими компонентами. В этом и заключается исследовательская задача, которую ставят ученые в статье из Nature Materials Review. На сегодняшний день исследователи синтезировали и изучили около двух десятков различных максенов, начав работу с составами на основе титана и углерода, постепенно продвигаясь к получению разных соединений ранних переходных металлов группы титана с углеродом и азотом, получая в  результате разные максены с уникальными свойствами.

Исследователи предполагают, что появление и изучение новых максенов приближает их к пониманию динамики ионов между слоями максена, что имеет ключевое значение для их применения в разработках новых видов батарей. Очень больших усилий требует создание максенов с однотипными окончаниями, чтоб таким образом они могли быть адаптированы для конкретных применений в электронике - грубо говоря, необходимо убедиться, что каждая форма и размер блока лего имеет одинаковые круглые соединители, чтобы они были совместимы с остальными деталями из набора.

Как и в случае с графеном, по большому счету, именно стоимость производства материала определяет, имеет ли в действительности смысл двигаться вперед в его исследованиях. Профессор Мишель Барсум, который занимался максенами вместе с профессором Юрием Гогоци, и чьи исследования направлены на синтез их химического прекурсора - максфаз (MAX-phases), недавно опубликовал статью, в которой описал недорогой метод их получения, что может значительно снизить стоимость максенов по сравнению со стоимостью графена. По словам профессора Юрия Гогоци, каждая из этих проблем является важным препятствием, которые максену необходимо преодолеть на пути к тому, чтобы стать коммерчески жизнеспособным. И его команда уже добилась многообещающих успехов в расширении производственного процесса изготовления максена при одновременном улучшении контроля его качества.

В то время как большинство наноматериалов доступны только в «нано» количествах, лаборатория Юрия Гогоци уже может получать до 100 г максена за один синтез, используя реактор,  который разработала и изготовила в Украине компания Центр Материаловедения (Materials Research Centre). Это говорит о том, что одно из самых больших препятствий ученые уже преодолели, и при увеличении научно-исследовательских усилий, максен вскоре может стать именем в технологиии.В то время как большинство наноматериалов доступны только в «нано» количествах, лаборатория Юрия Гогоци уже может получать до 100 г максина за один синтез, используя реактор,  который разработала и изготовила Украине компания Центр Материаловедения (Materials Research Centre).

"Тот факт, что максены могут производиться в 100-граммовых количествах в лабораторных условиях является прорывом, который четко показывает, что их практическое применение реально," говорит профессор Гогоци.

С 2011 года команда Юрия Гогоци получила чуть более одного миллиона долларов на свои исследования максенов от спонсоров, которые включают Департамент энергетики США, Национальную лабораторию Ок-Ридж (США) и Научно-технологический университет имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии. Для того, чтобы обеспечить коммерческую рентабельность, когда придет время, Дрексель проделал большую работу по защите интеллектуальной собственности, связанной с максенами, которая охватывает составы материала, приложения и методы получения.

По словам доктора Элизабет Попперт, менеджера по вопросам лицензирования в офисе по коммерциализации технологий в Университете Дрекселя, который занимается вопросами интеллектуальной собственности максена, его портфель в настоящее время включает в себя три полученных патента, которые охватывают широкий спектр претензий и 10 дополнительных ожидающих заявок на международные и американские патенты.

По материалам: https://newsblog.drexel.edu

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ О максенАХ:

Защитное покрытие из наноматериала максена MXene для отражения и поглощения электромагнитных помех

Максен это тонкий и легкий наноматериал, который обладает уникальной способностью блокировать и поглощать электромагнитное излучение, что делает его идеальным для использования в качестве защитного механизма в электроникеГруппа исследователей из Университета Дрекселя и Корейского института науки и технологий работает над очисткой от таких электромагнитных помех с помощью нанесения на компоненты тонкой защитной пленки наноматериала под названием максен.

 

НОВОСТИ НАУКИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

Максен MXene, открытый группой ученых из Университета Дрекселя под руководством профессора Юрия Гогоци, - новое имя среди двумерных наноматериалов

Исследователи из Института Наноматериалов Университета Дрекселя изучали максины на протяжении боле половины десятилетия. Слева направо: Алексей Гогоци, директора Центра Материаловедения (Украина), Габриэл Скалл, Бабак Анасори, Мухаммед Альхабиб и профессор Юрий Гогоци.На данный момент синтезированы и изучены более двадцати максенов (MXenes) - двумерных карбидов, нитридов и карбонитридов переходных металлов, и еще ожидается, что десятки их будут синтезированы. Применение высоко электропроводящих максенов является очень перспективным для хранения энергии, экранирования и защиты от электромагнитных помех, электрокатализа, плазмоники и многих других приложений.

 
Вакансия: Постдокторант или научный сотрудник в Цзилиньском университете, г.Чанчунь, Китай, с возможностью стажировки в США.

alt

К вниманию молодых ученых - отличная возможность для начала успешной научной карьеры под руководством известного авторитетного профессора Юрия Гогоци.

- Позиция в одном из лучших университетов Китая с возможностью стажировки в США.

- Работа под руководством наиболее цитируемого украинского ученого, работающего зарубежом, профессора Юрия Гогоци;

- Научная работа в области новых двумерных  наноматериалов для энергетики;

- Цель работы: достижение прорыва в области возобновляемых источников энергии, публикация статей в ведущих международных журналах.

- Начальный срок - 1 год с возможностью продления до трех лет. Оплата в зависмости от квалификации.

 
Доктор Юрий Гогоци стал почетным профессором Цзилиньского университета, Чанчунь, провинция Цзилинь, Китай

профессор Юрий Гогоци и ректор Цзилиньского Университета Ли Юаньюань

20 октября 2016 года в торжественной обстановке прошла официальная церемония назначения доктора Юрия Гогоци почетным профессором Цзилиньского университета, Чанчунь, провинция Цзилинь, Китай.

 
Доклад Алексея Гогоци, директора Центра материаловедения в Цзилиньском Университете, Чанчунь, Китай, 19 октября 2016

Доклад директора MRC Алексея Гогоци в Колледже Физики Цзилиньского Университета, Чанчунь, 19 октября 2016Алексей Гогоци, директор Центра материаловедения, был приглашен профессором Хан Вей в Цзилиньский Университет для обсуждения совместного сотрудничества с научными подразделениями Университета в области разработки, синтеза материалов и технологии изготовления суперконденсаторов.

 
Защитное покрытие из наноматериала максена MXene для отражения и поглощения электромагнитных помех

Максен это тонкий и легкий наноматериал, который обладает уникальной способностью блокировать и поглощать электромагнитное излучение, что делает его идеальным для использования в качестве защитного механизма в электроникеГруппа исследователей из Университета Дрекселя и Корейского института науки и технологий работает над очисткой от таких электромагнитных помех с помощью нанесения на компоненты тонкой защитной пленки наноматериала под названием Максин.

 
Профессор Юрий Гогоци, директор Института Наноматериалов Университета Дрекселя, США, и директор Центра материаловедения Алексей Гогоци посетили Университет Цзилинь в Чанчуне, Китай.

Слева направо: директор Центра материаловедения Алексей Гогоци, проф. Юрий Гогоци, Университет Дрекселя, и проф Gao Yu, проф. Fei Du, и  директор Лаборатории физики и технологий для современных батарей Университета Цзилинь проф.Yingjin Wei, Чанчунь, Китай. Они встретились с китайскими партнерами по научным исследованиям из Лаборатории физики и технологий для современных батарей Университета Цзилинь

 
Профессор Юрий Гогоци был награжден престижной премией 2016 Nano Energy Award, 15 июля 2016 в Пекине.

директор Института Наноматериалов Университета Дрекселя профессор Юрий Гогоци был награжден  престижной премией 2016 Nano Energy Award. директор Института Наноматериалов Университета Дрекселя профессор Юрий Гогоци был награжден  престижной премией 2016 Nano Energy Award. Эту награду профессору Юрию Гогоци вручал главный редактор журнала Elsevier и Nano Energy Zhong Lin Wang Профессор Юрий Гогоци сделал огромный вклад в изучение и понимание механизмов емкостного наколения энергии.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци с победой в премии 2016 Nano Energy Award!

prof. Yury Gogotsi, Drexel University

Победителем престижной международной научной премии 2016 Nano Energy Award стал профессор Юрий Гогоци, директор Института наноматериалов Университета Дрекселя

 
Юрий Гогоци и Патрис Симон стали лауреатами международной премии RUSNANOPRIZE 2015 за разработку углеродных наноматериалов для суперконденсаторов

Лауреаты премии RUSNANOPRIZE 2015 проф. Юрий Гогоци (Университет Дрекселя, США) и проф. Патрис Симон (Университет Тулузы им. Поля Сабатье, Франция), 28 октября 2015 г. На форуме «Открытые инновации»,  открывшемся 28 октября 2015 г. в Москве, состоялась церемония вручения премии RUSNANOPRIZE за достижения в области нанотехнологий Юрию Гогоци и Патрису Симону

 
Проф. Юрий Гогоци, Университт Дрекселя и проф. Патрис Симон, Университет Тулузы им. Поля Сабатье вошли в шорт-лист номинантов премии в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE 2015

altОбъявлен шорт-лист претендентов на Международную премию в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE 2015, в числе трех команд - претендентов проф. Юрий Гогоци, Университт Дрекселя (США) и проф. Патрис Симон, Университет Тулузы им. Поля Сабатье (Франция).

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци с избранием в Совет директоров MRS, Materials Research Society !

Профессор ГогоциНа протяжении уже более 20 лет проф. Ю. Гогоци  принимает активное участие в деятельности  MRS.

 
Профессор Юрий Гогоци - кандидат в члены Совета директоров MRS, Materials Research Society!

проф Юрий гогоци, Университет ДрекселяПрофессор Юрий Георгиевич Гогоци на протяжении уже более 20 лет он  принимает активное участие в деятельности  MRS.

 
Симпозиум по двумерным наноматериалам, 10-11 марта 2015 г., Мельбурн, Австралия

alt

Профессор Юрий Гогоци, Drexel University (США) выступил с докладом на Симпозиуме по двумерным наноматериалов в Мельбурне

 
Проф.Юрий Гогоци получил звание почетного доктора Университета Поля Сабатье, Тулуза,Франция , 8 октября 2014г.

Doctor Honoris Causa  в Университете Поля Сабатье, 8 октября 2014гТоржественная церемония Doctor Honoris Causa прошла в Университете Тулузы ІІІ Поля Сабатье 8 октября 2014г.

 
Ученые создали алмазные нанонити из сжатого жидкого бензола

алмазные нанонити

Ученые из Университета Пенсильвании сообщают об открытии самого прочного и жесткого наноматериала, известного миру на сегодняшний день, на основе алмаза.

 
Открытие нового 2D материала максена MXene исследователями из Дрекселя

2D material MXene

По словам профессора Юрия Гогоци, директора Института Нанотехнологий Университета Дрекселя, на сегодня известно много различных максенов, а также помимо них есть десятки возможных...

 
Лекция профессора Ю.Гогоци о материалах для емкостного хранения энергии на Mеждународном симпозиуме по функциональным материалам ISFM 2014, Сингапур, 4-7 августа 2014г.

the 6th International Symposium on Functional Materials (ISFM 2014)4-7 августа 2014 года в в Novotel Clark Quay Hotel, Сингапур, проходит 6-й Международный симпозиум по функциональным материалам ISFM 2014.

 
Ю.Гогоци признан агенством Thomson-Reuters одним из самых цитируемых ученых в мире в области материаловедения в 2014

http://mrc.org.ua/images/publications/thomson-reuters.jpgПрофессор Юрий Гогоци, Университет Дрекселя, США, по версии Thomson-Reuters  признан Highly Cited Researcher 2014

 
Семинар "Инновации в Украине: Уроки и рекоммендации для научного и образовательного лидерства в Украине", НТУУ КПИ, Киев, 28 мая 2014 г.

лекция заместителя исполнительного директора (от США) Украинского научно-технологического центра УНТЦ Вика КорсунаСеминар "Инновации в Украине" также был приурочен к юбилею 70-летию заместителя исполнительного директора (от США) Украинского научно-технологического центра УНТЦ Вика Корсуна.

 
10-й Международный симпозиум по характеризации пористых твердых тел, Гранада (Испания), 11-14 мая 2014г.

Второй день Симпозиума 13 ма 2014 будет открывать профессор Университета Дрекселя, США, Юрий Гогоци. Он выступит на пленарном заседании с докладом