Materyal biliminin en heyecan verici alanlarından biri olan iki boyutlu (2D) gereçler, atom kalınlığındaki yapılarıyla klâsik gereçlerden çok daha farklı fizikî ve kimyasal özellikler sergiliyor. Grafen ile başlayan bu araştırma dalgası artık MXene sınıfı gereçlerle yeni bir boyuta taşınıyor. Viyana Teknik Üniversitesi (TU Wien), CEST ve AC2T iştirakiyle yürütülen çalışmada, MXene üretimini güvenli ve etraf dostu hale getiren yeni bir yöntem geliştirildi. Artık üretim sürecinde zehirli hidroflorik asit yerine elektrik kullanılıyor. Bu buluş, prestijli bilim dergisi Small’da yayımlandı.
MXene nedir ve neden değerli?
Titanyum ve karbon temelli olan MXene, elektromanyetik muhafaza, güç depolama ve sensör teknolojilerinde kullanılabilecek özelliklere sahip. TU Wien’de yapılan çalışmalar ise bu gerecin çok şiddetli şartlarda bile mükemmel bir katı yağlayıcı olduğunu ortaya koydu. Bu durum MXene’yi uzay teknolojisinde bile kullanılabilecek hale getiriyor.
MXene için birinci haberleri bundan 8 yıl öncesinde sizlere taşımaya başlamıştık lakin bu mucize materyalin endüstriyel ölçekte uygulanması bugüne kadar mümkün olamadı. Çünkü hidroflorik asit ile yapılan klasik üretim süreci son derece zehirli, değerli ve çevresel açıdan riskliydi. Daha evvelki araştırmalarda MXene sayesinde telefonların saniyeler içinde şarj edilebileceği gösterilmişti.
Elektrikle gelen çözüm
Yeni metot, elektrokimyasal tepkilerle MXene üretimini mümkün kılıyor. MXene üretimi için öncelikle MAX fazı ismi verilen özel bir başlangıç gereci gerekiyor. Bu materyaller ekseriyetle alüminyum, titanyum ve karbon üzere elementlerin katmanlı yapılarından oluşuyor. TU Wien’den Pierluigi Bilotto’nun liderliğindeki takım, bu öncü gereçten sırf alüminyum atomlarını uzaklaştıran özel bir elektriksel süreç geliştirdi. Böylelikle geride, MXene yapısının temelini oluşturan atom kalınlığında katmanlar kalıyor. Bu elektrokimyasal süreçte uygulanan kısa elektrik darbeleri, MAX fazı üzerinde mikroskobik hidrojen kabarcıkları oluşturarak yüzeyi temizliyor ve tepkinin uzun periyodik devam etmesini sağlıyor. Bu sayede yüksek kaliteli ve bol ölçüde EC-MXene (elektrokimyasal MXene) üretilebiliyor.
Elde edilen eserin kalitesi, gelişmiş tekniklerle test edildi. Sonuçlar, hidroflorik asit ile üretilen klasik MXene’lerle en az tıpkı kalitede olduğunu gösterdi. Projenin baş araştırmacısı Pierluigi Bilotto’nun maksadı ise epeyce tezli: “Amacım MXene sentezini son derece kolay hale getirmek. Her mutfakta yapılabilmeli. Ve buna çok yakınız.”
