材料科学家正在研究MXenes的独特物理特性，MXenes是一类快速扩展的二维物质，具有众多在纳米技术领域的潜在应用。
来自内布拉斯加-林肯大学的研究团队正在深入探讨MXenes的物理特征，这是一类迅速崛起的二维材料，具有多种纳米技术用途的潜力。
该团队的研究建立在近二十年的研究基础上，涉及石墨烯，石墨烯是另一类在许多领域具有重要价值的二维材料，但与MXenes（发音为“maxenes”）相比显示出一些局限性。
MXenes由超薄层的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物组成。它们源自所谓的MAX相，其特征在于其三个主要元素：“M”代表钛或铬等过渡金属；“A”代表铝等元素；“X”表示碳或氮。这些成分形成了一种分层结构。化学家利用酸性溶液选择性地去除“A”层以生成MXenes，使这一方法简单有效。
已经合成了多种不同“M”和“X”元素配置的MXenes。根据化学教授及首席研究员亚历山大·西尼茨基的说法，内布拉斯加团队集中研究一种含铬、钛和碳原子的较少见变体。
西尼茨基指出：“这个领域正在迅速扩展。”
MXenes已在多个应用领域展现出其实用性，包括能量存储、水净化、电磁干扰屏蔽、生物医学应用等。
这些材料的有效性归因于其化学和结构的多样性，以及它们的可扩展性和可加工性，西尼茨基解释道。他还参与了内布拉斯加材料与纳米科学中心的工作，后者是一个全国认可的中心，借助内布拉斯加大学四个校区中三个校区的研究专长。
MXenes具有高表面积并且易于修改。由于它们的表面存在氧和羟基，MXenes与光有强烈的相互作用，并且是亲水性的（吸水的）。
西尼茨基的研究团队发现，含铬和钛的MXene具有“其他MXenes未观察到的一组特定属性。”内布拉斯加团队之前在不同MXene材料上的研究表明它们为n型（富电子）特性，并在光照下导电性降低。相比之下，这种新的变体是首个在照明时显示p型（缺电子）行为并且导电性增加的MXene。
西尼茨基表示：“这些特性在MXenes中相当罕见。许多电子应用需要n型和p型材料共同作用。虽然先前研究的MXenes仅为n型，但我们现在展示了首个p型MXene。这为复杂配置铺平了道路，使得互补的MXenes可以共同工作，实现新的电子能力。”
该团队还成功地生产出了比以往更大且更均匀的铬/钛碳化物MXene薄片，从而便于后续研究和应用。
本研究的发现发表于《Matter》杂志的10月1日刊。
来自哈斯基大学的其他贡献者包括化学博士后研究员萨曼·巴赫里；化学研究生迈克尔·J·洛斯；物理与天文学研究助理教授海东·卢；化学研究生拉什米特·库兰娜；化学研究生Md·易卜拉欣·霍利；以及物理与天文学的马赫教授亚历克谢·格鲁弗曼。来自南达科他矿业与技术学院的合作作者包括阿列克谢·利帕托夫、基马南达·阿查里亚和图拉·R·波杜尔。
