MXene表面功能化模式及其对磁性的影响

二维过渡金属碳化物和氮化物（MXenes）是一类具有广泛应用前景的材料。表面终端是MXene制备的产物，后处理也可能导致部分覆盖。尽管应用性和基本性质由终端模式驱动，但它们在具有不同表面覆盖度的MXene表面上的行为尚不完全清楚。在此，作为第一步，我们使用密度泛函理论预测了原型Ti₂C MXene中可能的模式，展示了两种最常见的终端原子——氧和氟的不同行为。氧（形式电荷-2e）倾向于在裸露的Ti₂C上以锯齿形线双侧吸附模式存在，将下一个吸附物吸引到最小距离。完全O终端的MXene中的氧缺陷倾向于形成类似的锯齿形线空位模式。另一方面，氟（形式电荷-1e）倾向于在裸露的Ti₂C上以单侧薄片（岛状）吸附，并且在完全氟化的Ti₂C上也有类似的脱附方式。MXene的磁性行为随后由这些模式驱动，要么局部补偿并保持MXene的全局磁态直到某个极限（氧的情况），要么通过局部效应的总和逐渐增加总磁性（氟的情况）。对具有不同覆盖度（0 ≤ x ≤ 2）的不同终端原子T = O或F的Ti₂CTₓ的系统组合研究，为MXene的可调行为带来了令人鼓舞的可能性，并为其面向电子纳米器件的建模提供了有用的指导。