MXenos para el almacenamiento de energía: imágenes químicas más profundas que la superficie
Un nuevo método de espectromicroscopía mejora significativamente el estudio de las reacciones químicas a nanoescala, tanto en superficies como en el interior de materiales estratificados. La microscopía de barrido de rayos X (SXM) en la línea de luz MAXYMUS de BESSY II permite investigar las especies químicas adsorbidas en la capa superior (superficie) o intercaladas dentro del electrodo MXene (masa) con alta sensibilidad química. El método fue desarrollado por un equipo de HZB dirigido por el Dr. Tristan Petit. Los científicos demostraron, entre otros, el primer SXM en escamas de MXeno, un material utilizado como electrodo en baterías de iones de litio.
¿Qué tiene de especial MXenes y por qué es tan valioso el nuevo método? El breve dibujo animado consigue responder a estas preguntas en unas pocas imágenes. Las imágenes se crearon con la ayuda de ChatGPT.
© Faidra Amargianou/ChatGPT
Desde su descubrimiento en 2011, los MXenos han suscitado un gran interés científico debido a sus propiedades versátiles y ajustables y a sus diversas aplicaciones, desde el almacenamiento de energía hasta el blindaje electromagnético. Los investigadores han estado trabajando para descifrar la compleja química de los MXenos a nanoescala.
El equipo del Dr. Tristan Petit ha realizado ahora un importante avance en la caracterización de los MXenos, como se describe en su reciente publicación. Utilizaron SXM para investigar el enlace químico de los MXenos Ti3C2Tx, conTx denotando las terminaciones (Tx=O, OH, F, Cl), con alta resolución espacial y espectral. La novedad de este trabajo es la combinación simultánea de dos modos de detección, transmisión y rendimiento de electrones, lo que permite diferentes profundidades de sondeo.
La SXM proporcionó información detallada sobre la composición química y la estructura de los MXenos. Según Faidra Amargianou, primera autora del estudio: "Nuestros descubrimientos arrojan luz sobre los enlaces químicos dentro de la estructura de los MXenos y con las especies circundantes, ofreciendo nuevas perspectivas para su utilización en diversas aplicaciones, especialmente en el almacenamiento electroquímico de energía".
Por primera vez, se empleó SXM para obtener imágenes de MXenos, revelando detalles de la unión local entre el titanio y las terminaciones dentro de la estructura del MXeno. Los investigadores también examinaron la influencia de diferentes rutas de síntesis en la química del MXeno, arrojando luz sobre el impacto de las terminaciones en las propiedades electrónicas del MXeno.
Además, la aplicación de SXM en el análisis de materiales basados en MXeno en baterías de iones de litio aportó información valiosa sobre los cambios en la química del MXeno tras el ciclado de la batería. Como explica Faidra Amargianou, "la mayor parte del electrodo de MXeno permanece estable durante los ciclos electroquímicos, con indicios de una posible intercalación de Li+. El electrolito no provoca la degradación del MXeno y se deposita sobre el electrodo de MXeno".
En resumen, este estudio aporta información valiosa sobre la química local de los MXenos y subraya el potencial de la SXM en la caracterización de otros materiales estratificados. Como concluye Petit, "este trabajo pone de relieve la importancia de las técnicas avanzadas de imagen química como la SXM para desentrañar las interacciones de los materiales estratificados en sistemas complejos. Actualmente estamos trabajando para poder realizar mediciones electroquímicas SXM in situ directamente en medio líquido".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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