ÌÇĐÄÍűÒł°æ

24 juni 2021

Konstgjorda njurar, kraftfulla batterier och effektiv vattenrening är några av framtidens användningsområden för en grupp ultratunna material som kallas MXener. Det menar forskare från bland annat Linköpings universitetet i en artikel i tidskriften Science.

Professor Johanna Rosén. Fotograf: Anna Nilsen
"Det finns fortfarande många egenskaper och tillämpningar kvar upptäcka som kan lösa många av dagens utmaningar inom både teknik och medicin", säger Johanna Rosén, professor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi.

Material som endast är ett eller ett par atomlager i tvärsnitt får ovanliga egenskaper tack vare sin tjocklek. Det kan till exempel vara god förmåga att leda elektricitet, hög hållfasthet eller värmetålighet. Egenskaperna gör att ultratunna material visar stor potential för att användas i framtida teknologiska lösningar. Det mest välkända materialet är grafen och sedan det upptäcktes har jakten på fler ultratunna, eller tvådimensionella, material ökat i intensitet.

Grafen och många andra tvådimensionella material är vanligtvis antingen halvledare, halvmetaller eller polariserade isolatorer. Avsaknaden av ultratunna metalliska ledare hindrar utvecklingen av komponenter helt baserade på tvådimensionella material.

Energilagring och vattenrening

År 2011 upptäcktes en ny grupp med tvådimensionella material som kallas MXener. De består av en metall i kombination med antingen kol- eller kväveatomer. Upptäckten kompletterar de övriga tvådimensionella materialen i och med att MXener är just metalliska ledare och öppnar dörren för helt nya tillämpningar på nanoskala.

Nu har Johanna Rosén, professor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi vid Linköpings universitet, tillsammans med kollegor vid Drexel University i USA skrivit en artikel i Science om framtiden för MXener och vilken påverkan de förväntas ha.Professor Johanna RosĂ©n.Många MXener har utvecklats vid Linköpings universitet. Foto Anna Nilsen

– Det finns mängder av tänkbara tillämpningar. Det som ligger närmast i tiden är främst effektiv energilagring i form av batterier och superkondensatorer samt avskärmning av elektromagnetism. Men på sikt kommer vi kunna göra filter för luft- och vattenrening, antenner för nästa generations kommunikation och en mängd andra användningsområden som vi ännu inte tänkt på, säger Johanna Rosén.

Biokompatibla

Många MXener är dessutom kompatibla med levande vävnad, alltså biokompatibla, icke-toxiska och miljövänliga och studeras därför för möjliga biomedicinska tillämpningar. Enligt forskarna kan en sådan tillämpning på sikt vara konstgjorda njurar som skulle göra det möjligt att slippa dialys, eller ge behandling där det inte finns tillgång till dialysmaskiner.

Den första MXenen som upptäcktes var titankarbid, Ti3C2, och nu tio år senare finns cirka 50 olika MXener varav många har utvecklats vid Linköpings universitet. Men tack vare framställningsmetoden är kombinationsmöjligheterna näst intill oändliga. Det innebär att det på sikt kan finnas tusentals MXener med olika skräddarsydda egenskaper.

– MXener upptäcktes för endast tio år sedan men har vuxit som forskningsfält i väldigt snabb takt. Idag publiceras cirka 6600 vetenskapliga artiklar årligen. Men det finns fortfarande många egenskaper och tillämpningar kvar upptäcka som kan lösa många av dagens utmaningar inom både teknik och medicin, säger Johanna Rosén.

Artikeln: Armin Vahid Mohammadi, Johanna Rosen, Yury Gogotsi Science 2021 Vol. 372 doi: 10.1126/science.abf1581

Kontakt

Relaterade nyheter

Picture of Durga

LiU-postdoc tilldelas kungligt stipendium

Durga Sankar Vavilapalli vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) har tilldelats stipendium från Stiftelsen Konung Carl XVI Gustafs 50‑årsfond för vetenskap, teknik och miljö.

Forskare pratar pÄ en scen.

Nobelpristagare mötte gymnasieelever på LiU - en dag i fysikens tecken

En unik inspirationsdag för materialfysik samlade 440 elever från regionen till Campus Valla.

Johanna Rosén.

Johanna Rosén invald i Kungliga vetenskapsakademien

Linköpingsprofessorn Johanna Rosén har blivit invald som ny ledamot i Kungliga vetenskapsakademien, KVA, i klassen för tekniska vetenskaper. Hon är en av fem nya ledamöter.

Relaterat innehåll

Senaste nytt från LiU

En grupp mÀnniskor som stÄr runt ett metallföremÄl.

Roboten som ska ge räddningstjänsten övertaget

Hur bygger man en robot som kan arbeta där människor inte kan? Sex studentgrupper vid Linköpings universitet utvecklade tillsammans Helios 3.0 – en brandrobot som kan ge räddningstjänsten stöd i riskfyllda miljöer.

En nÀrbild av en man som bÀr glasögon.

David Engblom prisas för forskning om hjärnan och sjukdomskänsla

David Engblom, professor i neurobiologi, blir årets mottagare av Onkel Adams pris för framstående forskning vid Medicinska fakulteten. Han forskar om hjärnans roll i att vi mår dåligt vid olika sjukdomstillstånd.

Kvinna i kontorsmiljö.

Biogen koldioxid kan bli en resurs när biogasen ökar

Vid tillverkning och rening av biogas frigörs koldioxid, som är en klimatpåverkande växthusgas. Men LiU-forskning visar att koldioxid har flera användningsområden och kan bli en viktig resurs i omställningen till ett cirkulärt energisystem.