MXene 分子交联: 可调界面与化学阻变传感
材料科学
2025-08-26 v3 应用物理
摘要
MXene是由2D过渡金属化合物构成的材料族，因其独特的电子属性和可调表面化学性质而成为备受期待的材料。然而，将这些纳米尺度特性转化为宏观器件受限于合适的交联策略，这需要兼顾可加工性和受控的单元间电荷传输。本文演示了通过与同源二胺进行分子交联，实现MXene界面和单元间间距的可调性。首先使用烯烷胺在氯丙酸中稳定MXene，然后通过二胺介导的交联精确调节层间间距。Grazing incidence X-ray scattering (GIXRD/GIWAXS)确认了配体链长度与层间间距之间的相关性，这一结果进一步得到密度泛函理论(DFT)计算的支持。此外，我们研究了由这些二胺交联的TiCT MXene薄膜的电荷传输特性，发现导电性与层间间距强相关。主导的电荷传输机制符合随结构分析结果一致的可变范围跳连(VRH)。最后，我们探索了MXene复合材料的化学阻变气体传感，观察到显著的水分灵敏性和选择性，凸显其在湿度传感器中的潜力。对分子交联及其对电荷传输影响的洞见为下一代基于MXene的电子器件开辟了新路径。
引用
@article{arxiv.2504.11166,
title = {Molecular Cross-linking of MXenes: Tunable Interfaces and Chemiresistive Sensing},
author = {Yudhajit Bhattacharjee and Lukas Mielke and Mahmoud Al-Hussein and Shivam Singh and Karen Schaefer and Borja Rodriguez-Barea and Qiong Li and Anik Kumar Ghosh and Artur Erbe and Carmen Herrmann and Yana Vaynzof and Andreas Fery and Hendrik Schlicke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.11166},
year = {2025}
}