Pesquisadores da Universidade Técnica de Dresden e do Instituto de Física de Feixes Iônicos e Pesquisa de Materiais HZDR desenvolveram um novo método de síntese chamado GLS, que aumentou a condutividade elétrica de materiais MXene em 160 vezes. O MXene é um material inorgânico ultrafino que, desde sua descoberta em 2011, tem atraído grande atenção por seu potencial de aplicação, mas os métodos de produção tradicionais frequentemente resultam em desordem atômica na superfície, limitando seu desempenho.
Os métodos tradicionais produzem MXene através de ataque químico, o que resulta na dispersão aleatória de átomos como oxigênio, flúor ou cloro na superfície do material, criando uma estrutura desordenada. O Dr. Mahdi Ghorbani-Asl do HZDR aponta: "Os átomos da superfície influenciam fortemente o movimento dos elétrons, a estabilidade do material e sua resposta ao ambiente." O Dr. Dongqi Li da Universidade Técnica de Dresden complementa: "A desordem atômica conecta e bloqueia elétrons, como se fossem buracos em uma rodovia interrompendo o tráfego, o que limita o desempenho do material."
O método GLS utiliza sais catalíticos e ácido iodídrico para sintetizar MXene a partir de materiais sólidos de fase MAX, permitindo o controle preciso da pulverização de átomos de halogênio como cloro, bromo ou iodo na superfície. O resultado é uma estrutura de superfície limpa e ordenada, com uma redução significativa de defeitos. A equipe já produziu MXene a partir de oito fases MAX diferentes, demonstrando a versatilidade do método. Ghorbani-Asl afirma: "Ao combinar cálculos de teoria do funcional da densidade com experimentos, abrimos novos caminhos para o MXene, permitindo a obtenção de propriedades funcionais personalizadas."
Tomando como exemplo o MXene de carboneto de titânio Ti3C2, a versão produzida pela técnica tradicional contém uma mistura de cloro e oxigênio na superfície, o que interfere nas propriedades elétricas. O método GLS gera Ti3C2Cl2 composto apenas por átomos de cloro, com uma estrutura ordenada e sem impurezas inesperadas. Li resume: "A condutividade elétrica macroscópica da variante de MXene com terminação em cloro aumentou 160 vezes, a condutividade em terahertz aumentou 13 vezes e a mobilidade dos portadores de carga aumentou quase quatro vezes." Simulações de transporte quântico confirmaram que a superfície ordenada reduz a captura e o espalhamento de elétrons, explicando a melhoria no desempenho.
O método GLS também permite personalizar a interação do MXene com ondas eletromagnéticas de acordo com o tipo de halogênio, avaliando revestimentos absorvedores de ondas, aprimoramento eletromagnético e tecnologias sem fio. Por exemplo, MXenes produzidos em condições de vácuo apresentam forte absorção na faixa de 14-18 GHz, enquanto versões com bromo e iodo respondem a diferentes frequências. Ao combinar sais de haleto, os pesquisadores podem criar MXenes com múltiplos tipos de halogênios na superfície, o que é necessário para aplicações em eletrônica de componentes, armazenamento de energia e fotonica. Este trabalho representa um avanço significativo na química do MXene e promete acelerar o desenvolvimento de tecnologias subsequentes, como sistemas de comunicação eletrônicos e de alta velocidade.
Detalhes da publicação: Autores: Dongqi Li, Wenhao Zheng, Mahdi Ghorbani-Asl, Juliane Scheiter, Kamil Sobczak, Silvan Kretschmer, Josef Polčák, Pranjali Hirasing Jadhao, Paweł P. Michałowski, Ruoling Yu, Jiaxu Zhang, Jinxin Liu, Jingwei Du, Quanquan Guo, Ehrenfried Zschech, Tomáš Šikola, Mischa Bonn, Nicolás Pérez, Kornelius Nielsch, Arkady V. Krasheninnikov, Hai I. Wang, Minghao Yu, Xinliang Feng; Título: "Avanço no MXene: Ordem Atômica Perfeita Aumenta Condutividade em 160 Vezes"; Publicado em: Nature Synthesis (2026); Informação da Revista: Nature Synthesis
