一種生產MXene材料的具有成本效益的方法可以為電子和儲能技術開闢新的可能性。就好比一個完美的羊角麵包的關鍵在於其眾多的層次，每一層都穿插著黃油。同樣，一種具有各種應用潛力的新材料是由許多超薄金屬層組成的，科學家可以在這些金屬層之間插入不同的離子以達到特定的目的。這使得它們有可能對未來的尖端電子產品和能源儲存非常有用。

一張掃描電子顯微鏡圖像顯示了被稱為MXenes的微小結構的美麗形狀，科學家們對新設備和電子產品感興趣，但以前很難創造。這些是用芝加哥大學的化學家們發明的一種新的更容易和更少毒性的方法培育的。作為參考，一根人類頭髮的直徑約為50微米。資料來源: Di Wang

直到最近，生產這些被稱為MXenes（發音為”max-eens”）的材料，就像在傳統的法國麵包店中製作一個高質量的羊角麵包一樣費力。

但是，芝加哥大學的科學家們的一項新突破表明，如何更快速、更容易地製造這些MXenes，並減少有毒副產品。

研究人員希望發表在《科學》雜誌上的這一發現將刺激創新，並為將MXenes用於日常電子產品和設備鋪平道路。

當它們在2011年被發現時，MXenes讓很多科學家非常興奮。通常情況下，當你把金或鈦這樣的金屬削成原子級薄片時，它就不再像金屬那樣表現。但是MXenes中不同尋常的強化學鍵使它們能夠保留金屬的特殊能力，如強烈的導電性。

它們也很容易定制，化學研究生王迪說：”例如可以把離子放在層之間，用它們來儲存能量。”他與博士後學者周陳坤是該論文的共同第一作者。

所有這些優勢都可以使MXenes在建造新設備時非常有用–例如，儲存電力或阻止電磁波干擾。

然而，我們所知道的製造MXenes的唯一方法涉及幾個密集的化學工程步驟，包括在3000華氏度加熱混合物，然後在氫氟酸中進行浸泡。

芝加哥大學Ernest DeWitt Burton傑出化學服務教授、阿貢國家實驗室聯合任命人員和論文的通訊作者Dmitri Talapin解釋說：”如果你在實驗室裡做幾克實驗，這很好，但如果你想製造大量的商業產品，這將帶來重大的腐蝕性廢物處理問題。”為了設計一種更有效、毒性更小的方法，該團隊使用了化學原理–特別是”原子經濟”，即尋求在反應過程中盡量減少浪費的原子數量。

芝加哥大學的團隊發現了新的化學反應，使科學家能夠從簡單和廉價的前體中製造MXenes，而不需要使用氫氟酸。它只包括一個步驟：將幾種化學品與希望製作的任何金屬層混合，然後在1700華氏度加熱該混合物。

這種更簡單、毒性更小的方法為科學家們開闢了新的途徑，為不同的應用創造和探索新品種的MXenes–例如不同的金屬合金或不同的離子調味劑。研究小組用鈦和鋯金屬測試了該方法，但他們認為該技術也可用於許多其他不同的組合。

“這些新的MXenes在視覺上也很美，”王補充說。”它們像花一樣立起來–這甚至可能使它們更好地進行反應，因為邊緣暴露出來，可以讓離子和分子在金屬層之間移動。”