Ultra-saubere MXene mit verbesserter Leitfähigkeit
Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der Technischen Universität Dresden hat einen neuen Syntheseweg für MXene-Materialien entwickelt. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung besonders reiner zweidimensionaler Materialien mit deutlich verbesserten elektrischen Eigenschaften.
MXene zählen zu einer Klasse von zweidimensionalen Übergangsmetallcarbiden und -nitriden, deren Schichten nur wenige Atome dick sind. Ihre elektrischen und physikalischen Eigenschaften hängen maßgeblich von der Oberflächenchemie ab. Bisherige Herstellungsverfahren basieren häufig auf chemischem Ätzen, was zu inhomogenen Oberflächen und eingeschränkter Leitfähigkeit führen kann.
Das neue sogenannte Gas-Flüssig-Fest-Verfahren kombiniert feste Ausgangsmaterialien mit geschmolzenen Salzen und Halogendampf. Dadurch lässt sich die Oberflächenchemie gezielt kontrollieren. Das Ergebnis sind MXene mit gleichmäßig verteilten Halogenabschlüssen und deutlich reduzierten Verunreinigungen.
Ein untersuchtes Material zeigte im Vergleich zu konventionell hergestellten MXenen eine stark verbesserte elektrische Leistungsfähigkeit. Die makroskopische Leitfähigkeit war um ein Vielfaches höher, ebenso verbesserten sich Parameter wie Ladungsträgermobilität und Hochfrequenzleitfähigkeit.
Neben der erhöhten elektrischen Performance bietet der neue Ansatz auch Möglichkeiten zur gezielten Anpassung der Materialoberfläche an spezifische Anwendungen. Potenzielle Einsatzfelder reichen von Hochfrequenz- und Kommunikationstechnologien über Sensorik bis hin zu Energiespeicherlösungen.
Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung präziser Materialkontrolle in der Halbleiter- und 2D-Materialforschung und könnten langfristig neue Impulse für elektronische und photonische Anwendungen liefern.
