Uma equipe de pesquisa da Universidade Drexel publicou recentemente um artigo na revista Advanced Materials, apresentando um novo método para preparar nanorolos unidimensionais de MXene. A equipe descobriu o nanomaterial condutor bidimensional MXene há cerca de quinze anos, e este estudo transformou com sucesso sua estrutura de folha bidimensional em nanorolos tubulares de MXene. Este material, com um diâmetro de apenas um centésimo da espessura de um fio de cabelo humano, exibe condutividade superior em comparação com sua forma bidimensional e é considerado promissor para aplicações em dispositivos de armazenamento de energia, biossensores e tecnologias vestíveis.
O Dr. Yuri Gogozi, autor correspondente do artigo e professor da Faculdade de Engenharia da Universidade Drexel, destacou: “As formas bidimensionais são importantes em muitas aplicações. Mas, em alguns casos, as formas unidimensionais são mais vantajosas.” A equipe de pesquisa induziu assimetria estrutural em folhas precursoras multicamadas de MXene manipulando o ambiente químico, liberando assim a tensão da rede cristalina e fazendo com que elas se desprendessem e se enrolassem automaticamente em estruturas tubulares. Este método foi implementado com sucesso em seis materiais MXene diferentes, permitindo a produção em lote de aproximadamente 10 gramas de nanorolos de MXene com morfologia controlável.
Os nanorolos de MXene, devido à sua estrutura tubular aberta única, podem promover eficazmente o transporte de íons e moléculas. O coautor Dr. Teng Zhang explicou: “O empilhamento de folhas bidimensionais restringe o movimento de íons entre as camadas. Os nanorolos de MXene unidimensionais eliminam esse efeito de nanoconfinamento, criando uma ‘via expressa’ para o transporte rápido de íons”. Essa propriedade é promissora para melhorar o desempenho de dispositivos como baterias e membranas de desionização para capacitores. Além disso, a estrutura rígida e a superfície de fácil acesso dos nanorolos de MXene os tornam adequados para a fabricação de biossensores e sensores de gás altamente sensíveis, bem como materiais compósitos vestíveis que combinam flexibilidade e condutividade.
A pesquisa também descobriu que o alinhamento dos nanorolos de MXene em solução pode ser controlado por um campo elétrico, o que pode ajudar no desenvolvimento de revestimentos têxteis funcionais mais condutores e duráveis. Em experimentos preliminares, a equipe observou que filmes de nanorolos de MXene à base de carbeto de nióbio exibiam sinais de comportamento supercondutor. O Dr. Gogozi afirmou: “O processo de enrolamento introduz uma tensão e curvatura únicas na rede cristalina, o que pode estabilizar o estado supercondutor”. O Dr. Teng Zhang acrescentou: “Agora, podemos processar esse tipo de MXene supercondutor em filmes ou revestimentos flexíveis à temperatura ambiente para explorar suas aplicações em interconexões supercondutoras ou sensores quânticos”.
