Untuk pertama kalinya, penyelidik telah mengurangkan kinetik pengoksidaan Mxenes pada skala atom

Tajuk Sumber: Penyelidik untuk pertama kalinya dari pengurangan skala atom kinetika pengoksidaan Mxenes

Baru /Nitrides/Carbon Nitrides (MXENES), dan hasil yang relevan telah diterbitkan dalam talian dalam Kimia Gunaan Jerman pada 14 Jun 2023.

Kerana kekonduksian yang tinggi dan kumpulan fungsi permukaan yang kaya, Mxenes digunakan secara meluas dalam tenaga, peranti elektronik, biomedicine dan bidang lain. Walau bagaimanapun, Mxenes mudah merendahkan ke dalam oksida logam peralihan dalam persekitaran basah atau penyelesaian berair, yang mengehadkan permohonannya dalam pelbagai bidang. Oleh itu, bagaimana untuk mensintesis bahan Mxenes dengan kestabilan kimia yang tinggi adalah masalah saintifik utama untuk diselesaikan dengan segera.

Dalam kajian ini, pasukan penyelidikan Meng menjalankan kajian pengiraan teoritis yang mendalam mengenai tingkah laku pengoksidaan sistem air Mxenes yang sangat besar. Dengan menggabungkan pembelajaran mesin dengan pengiraan prinsip pertama, para penyelidik mencapai simulasi dinamik molekul nanosekond dengan ketepatan DFT, dan untuk kali pertama mengurangkan proses kinetik pengoksidaan Mxen dari skala atom, mendedahkan sifat pembusukan eksponen mxenes kadar pengoksidaan yang diperhatikan secara eksperimen. Mekanisme pengoksidaan Mxen dalam persekitaran basah atau larutan berair telah dijelaskan.

Para penyelidik membangunkan fungsi potensi rangkaian saraf untuk sistem air Mxenes, yang berfungsi dengan baik pada set ujian, dengan kesilapan akar-rata-persegi 2.35MEV/ atom untuk tenaga dan 0.083EV/ A untuk kuasa berbanding dengan pengiraan DFT. Simulasi MD berdasarkan fungsi berpotensi sangat konsisten dengan simulasi AIMD dalam fungsi pengedaran radial dan ujian harta kepadatan dinamik. Hasil simulasi MD sistem air mxenes menunjukkan bahawa lapisan air yang lebih tebal, ikatan hidrogen yang lebih menegak per unit molekul air, semakin terhad pergerakan molekul air ke permukaan asas Mxenes, mengakibatkan peningkatan jarak rata-rata Antara atom logam peralihan dan atom oksigen di dalam air, dan kadar pengoksidaan Mxenes berkurangan dengan peningkatan ketebalan lapisan air. Pada masa yang sama, pengoksidaan Mxenes akan melepaskan proton percuma, yang akan membentuk proton terhidrat tipikal dengan air, sehingga mengikat pergerakan molekul air, menjadikan kadar pengoksidaan Mxenes berkurangan dengan peningkatan masa. Jarak purata antara pelbagai jenis atom logam peralihan dan atom oksigen di dalam air, serta kebarangkalian penjerapan fizikal molekul air pada permukaan asas Mxenes, menunjukkan kewujudan lapisan pelindung oksida pada permukaan Mxenes.

Penemuan penting ini memberikan panduan teoritis untuk sintesis bahan Mxenes yang sangat stabil.