Ученые из Дрекселя открыли целое семейство 2D наноматериалов - максен MXene

Максен: Исследователям из Университета Дрекселя удалось экстрагировать один метал из тройного карбида с получением двумерных структур...

Максен: Исследователям из Университета Дрекселя удалось экстрагировать один метал из тройного карбида с получением двумерных структур и открыть целое семейство новых двумерных структур

Неотложной проблемой в настоящее время перед исследователями, так и общественностью является способность идентифицировать следующее поколение устойчивых, экономически эффективных и энергосберегающих материалов для нашего повседневного использования. В поисках новых материалов для хранения электрической энергии, команда ученых-материаловедов из Университета Дрекселя, США (Drexel University), обнаружила новое семейство двумерных соединений , предположительно обладающие уникальными свойствами, которые могут привести к новаторским достижениям в области технологий хранения энергии.
Данное научное открытие совершила группа исследователей под руководством Юрия Гогоци, профессор материаловедения и технологии Университета Дрекселя в Филадельфии, директора Института нанотехнологий им. А. Дж. Дрекселя, и Мишеля Барсума, М. Barsoum, заслуженного профессора материаловедения и инженерии. В своей работе исследователи детально описывают способ трансформации трехмерного титан-карбида алюминия, типичного представителя семейства слоистых тройных карбидов, под названием MAX -фазы, в двумерную структуру с разными довольно интересными свойствами. MAX фазы, известные как пластичная керамика, были исследованы в лаборатории профессора Барсума на протяжении более десяти лет, и в результате исследований были синтезированы десятки слоистых карбидов, нитридов и карбонитридов с различными свойствами. Однако эта керамика всегда производилась как 3-мерные материалы.
Исследователи из Университета Дрекселя поместили порошкообразный титан-алюминиевый карбид (Ti3AlC2) во фтористоводородную кислоту при комнатной температуре для выборочного отделения алюминия. В результате этого химического процесса, называемого отшелушиванием, в основном выделяется слоистый карбидный материал и образовываются двумерные Ti3C2 нанолисты, которым придумали название максен MXene, созвучно графену. Наиболее примечательным является то, что данный слоистый материала показывает многие свойства графена. Например, он может сворачиваться в нанотрубки, как свиток, диаметром менее 40 нм (1000 раз тоньше человеческого волоса), имеющие потенциал для широкого спектра применений, начиная от устройств хранения энергии до биомедицинских приложений и материалов .


 

Рис.1. Схематическое изображение слоистого Ti3AlC2
Модель –М.Куртоглу, M. Kurtoglu

Рис.2.Сканирующая электронная микроскопия слоистой части размером около 10 мкм . MXene нанолисты могут быть разделены при помощи ультразвука. SEM – Б. Анасори, цвет – П. Гогоци,B. Anasori, P.Gogotsi


Ученые представили свою работу с использованием массива экспериментальных методик и первых принципиальных расчетов. Высокое разрешение просвечивающей электронной микроскопии, осуществленное в сотрудничестве с исследователями из Швеции, показало наличие одно-, двух и многослойных листов с поперечным размером в несколько микрометров и толщиной в нанометровом диапазоне. Расчеты предсказывают большие упругие модули и электронные структуры, которые могут быть настроены путем изменения химического состава поверхности этих листов.
По словам профессора Юрия Гогоци, важность данного исследования выходит далеко за рамки просто образования Ti3C2 нанолистов ; поскольку Ti3AlC2 является членом семьи MAX фаз, в которой на сегодняшний день насчитывается более 60 материалов, было бы не совсем верным говорить об одной композиции отдельно, поскольку очень большая семья, что действительно открывает огромные возможности в синтезе и применении 2-D материалов. Юрий Георгиевич отметил, что эта работа дает концептуальный скачок вперед, который должен привести к прорыву в развитии двумерных материалов.

слоистый максен

Рис.3.Материал напоминает эксфолиированный графит. Поэтому на электронной микрофотографии высокого разрешения он выглядит как слойка.

По мнению профессора Гогоци, открытие любого нового материал интересно, но потенциал материал может быть никогда не реализован. Например, фуллерены так и не нашли значительных применений, хотя они и очень интересны с точки зрения химии и физики. Конечно, пока невозможно сказать , на сколько полезны будут эти новые материалы. Однако открытие нового материал всегда прорыв, открытие же целого семейства материалов (известно более ста MAX phase карбидов и нитридов, 60 из них синтезированы и 5 уже эксфолиированы в двумерные структуры) ,несомненно, интересно и открывает большое поле деятельности для исследователей.

Эта работа была проведена при поддержке Assistant Secretary for Energy Efficiency and Renewable Energy, Office of Vehicle Technologies of the U.S. Department of Energy under Contract No. DE-AC02-05CH11231 – Batteries for Advanced Transportation Technologies (BATT) Program (http://batt.lbl.gov).

Справка: Naguib, M.; Kurtoglu, M.; Presser, V.; Lu, J.; Niu, J.; Heon, M.; Hultman, L.; Gogotsi, Y.; Barsoum, M. W., Two Dimensional Nanocrystals Produced by Exfoliation of Ti3AlC2, Advanced Materials, 2011, http://dx.doi.org/10.1002/adma.201102306

 

НОВОСТИ НАУКИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

Поздравляем профессора Юрия Гогоци с вручением Ордена Дружбы от Китайского правительства, 29 сентября 2018

altНаграду профессору Юрию Гогоци вручал Вице-премьер министр Китая Лю Хе. Орден Дружбы - высшая государственная награда Китайской Народной Республики для иностранных граждан. Орден Дружбы - самая высокая награда Китая для иностранных экспертов, которые внесли выдающийся вклад в экономическое и социальное развитие страны.

 
15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018

alt15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018. В этой конференции, организованной международным форумом YES приняли участие ведущие политики, дипломаты, бизнесмены, общественные деятели и эксперты из 28 стран.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци, который по версии Clarivate Analytics стал одним из самых влиятельных ученых в области физики в 2018 году!

Professor Yury GogotsiУченый украинского происхождения Юрий Гогоци, заслуженный профессор Университета Дрекселя, (Филадельфия, США) был назван известным рейтинговым агенством Clarivate Analytics одним из самых влиятельных ученых мирового класса по количеству цитирований его публикаций.

 
NAP 2018: Восьмая Международная конференция "Наноматериалы: применение и свойства", Затока, Украина, 9-14 сентября 2018,

2018 IEEE International Conference on “Nanomaterials Applications & Properties”

С 9 по 14 сентября на берегу Черного моря в пгт Затока (Одесская область) прошла уже традиционная 8-я Международная конференция «Наноматериалы: применение и свойства» (2018 IEEE International Conference on Nanomaterials: Applications & Properties) 

 
Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, июль-сентябрь 2018

alt

Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, директор и руководитель проекта от MRC Алексей Гогоци и  Вероника Загородная в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, в соответствии с планом коммандировок по проекту.

Участники проекта от MRC работают в тесном сотрудничестве с исследователями из Института Полимеров, делятся своим опытом в синтезе двумерных наноматериалов (MXene), знакомятся и изучают последние разработки коллег  по полимерам и композиционным материалам.

 
Рабочая поездка по проекту NANO2DAY проф. Марии Омастовой в Центр Материаловедения, Киев, Украина, июль-август 2018

PrПрофессор Мария Омастова, Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, и директор Центра Материаловедения Алексей Гогоци, июль-август 2018Профессор Мария Омастова из Института полимеров Словацкой академии наук, Братислава, Словакия, посетила  Materials Research Centre, Киев, Украина, на протяжении июля-августа 2018 года по программе Горизонт-2020 в рамках проекта MSCA RISE NANO2DAY.

 
Первая международная конференция по максенам MXenes, Цзилиньский Университет, Чанчунь, Китай, 24-26 мая 2018

MXene conference 2018Встреча является первой международной конференцией, посвященной двумерным материалам максинам MXene, которая должна помочь ученым в изучении двумерных материалов и энергии взаимодействовать, а также обсуждать достижения и проблемы в различных областях.

 
6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» на Восьмом форуме по новым материалам (CIMTEC 2018) в Перудже, Италия, 11-14 июня 2018

Фото Yury Gogotsi.6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» в рамках 8-го Форума по новым материалам на CIMTEC 2018, проведенного в Перудже, Италия, посвящена недавним достижениям и задачам в области синтеза, структурного контроля и моделирования на мезо- и наномасштабах разнообразия малоразмерных аллотропов углерода, включая наноалмазы, алмазоподобный углерод, фуллерены, нанотрубки, графен и графеновые структуры, а также углеродные сети с высокой площадью поверхности, которые являются перспективными для ряда новых применений в области преобразования и хранения энергии, очистки воды, высокоскоростной наноэлектроники, оптоэлектроники, фотоники, квантовой обработки данных, квантовых вычислений, биоизмерения, доставки лекарств, медицинской визуализация, теплового управления, катализа, смазок и т. д.

 
Вручение диплома Почетного доктора КПИ им. Игоря Сикорского профессору Юрию Георгиевичу Гогоци

Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора КПИ, 14  мая 2018 г.Поздравляем профессора Юрия Гогоци с получением звания Почетного доктора Национального технического университета Украины" Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского ,14 мая 2018!

 
H2020-MSCA-RISE проект NANO2DAY, встреча участников проекта в Латвийском университете, 10-11 мая 2018 г.

altПроект H2020-MSCA-RISE NANO2DAY «Многофункциональные полимерные композиты, допированные новыми двумерными наночастицами для продвинутых применений», начался 1 мая 2018 года ипродлится 4 года. Он направлен на разработку новых многофункциональных композитов с выдающимися электронными и механическими свойствами за счет включения новых нанолистов MXene в полимерные матрицы. 

 
«Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», специальная сессия посвященная европейскому проекту assymcurv в рамках программы Horizon 2020

ilt logoC 2 по 5 октября 2017 в Физико-техническом институте низких температур (ФТИНТ) имени Б.И. Веркина НАН Украины прошла пятая Международная конференция «Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», организаторами которой выступили ФТИНТ имени Б.И. Веркина НАН Украины и Институт физики НАН Украины.

 
Рецепт безопасных батарей - добавка из наноалмаза

Исследователи из Дрекселя сообщили, что добавление наноалмазов к раствору электролита в литиевых батареях может предотвратить образование дендритов, тензор-подобных отложений ионов, которые со временем могут расти внутри батареи и вызывать опасные сбои. (Фото предоставлено Университетом Дрекселя и Университетом Цинхуа).С целью предотвратить опасные неисправности лептопов исследователи из Университета Дрекселя разработали рецепт, который может превратить раствор электролита - ключевой компонент большинства батарей - в защиту от химического процесса, который приводит к поломкам, связанным с батареями.

 
Рабочая поездка в Цзилиньский университет и международное сотрудничество

Visit to Jilin University, Changchun, ChinaАлексей Гогоци, директор Materials Research Centre с рабочей поездкой посетил Цзилиньский Университетв Чанчуне, Китай. Он провел рабочую встречу с профессором Юрием Гогоци , заслуженным профессором Университета Дрекселя, США. и Цзилиьского университета, а также профессором Хан Вей , исполнительным заместителем директора международного сотруднического Центра Талантов в Международном центре наук будущегою Они обсудили текущие совместные исследовательские работы по современным материалам для суперконденсаторов и других применений.

 
20 июня 2017 года по решению академического совета директору Института Наноматериалов им. А. Дж. Дрекселя, профессору Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора Института проблем материаловедения им. Францевича Национальной академии наук Украины

На фото слева направо: замдиректора Рагуля А.В., Баглюк Г. А., Заворотный М.Г., профессор Юрий Гогоци, ученый секретарь Картузов В.В. и академик Фирстов С.А. 20 июня 2017 года по решению академического совета директору Института Наноматериалов им. А. Дж. Дрекселя, профессору Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора Института проблем материаловедения им. Францевича Национальной академии наук Украины..

 
Команда Materials Research Centre 14 февраля 2018 на базе Национального авиационного университета посетила Информационный тренинг «Как написать успешный пропосал для программы Горизонт 2020»

horizon2020 семінарКоманда Materials Research Centre 14 февраля 2018 на базе Национального авиационного университета посетила Информационный тренинг «Как написать успешный пропосал  для программы Горизонт 2020» в рамках информационного дня НАУ.

 
Юрий Гогоци. Профессор наноматериалов и научный Эверест. Интервью для "Українська Правда. Життя"

altСейчас значительная часть жизни ученого Юрия Гогоци - это международные полеты из США по всему миру, лекции, открытие лабораторий, редактирование научного журнала ACS Nano (18-того в рейтинге Google Scolar среди тысяч). И как минимум две статьи каждый год для самых влиятельных научных журналов мира Nature и Science.

 
Юрий Гогоци – самый влиятельный ученый современной Украины - Канал 24

alt

Жизнь Юрия Гогоци – это постоянные перелеты между топовыми лабораториями мира, написание статей в лучших научных журналов мира и исследования материалов, которые могут изменить мир вокруг. Ученый из Киева ежегодно получает более миллиона долларов на лабораторные эксперименты, правда, только за границей. Прочитать лекции в Украине его приглашают крайне редко.

 
Интервью профессора Юрия Гогоци для Hromadske о науке, финансировании и перспективах

профессор Университета Дрекселя Юрий Гогоци Фото: Александр Попенко/ГромадськеЕго труды цитируют чаще, чем многих нобелевских лауреатов, он получает на исследования 2,2 миллиона долларов от родного университета, однако в Украине о Юрия Гогоци знают немногие: лишь несколько публикаций о нем в сети и 2-3 приглашение на выступления в год.

 
Лекция профессора Юрия Гогоци в НТУУ КПИ, 8 июня 13:00

Профессор Юрий  Гогоци, Университет Дрекселя, США

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»
Инженерно-физический факультет
Корпус №9, ауд. 101
Дата и время проведения: 8 июня в 13:00
Вход свободный

 
Научная лекция профессора Юрия Гогоци Открытие новых материалов и технологии будущего в ИПМ НАНУ, 7 июня 12:00

Профессор Юрий Гогоци

 Институт проблем материаловедения им.Францевича НАНУ

Главный корпус, Актовый зал (к. 208)

Дата и время проведения: 7 июня в 12:00

Вход свободный