О научных прорывах нередко пишут так, будто перед нами технология, которая вот-вот перевернёт жизнь человечества, — а потом о ней ничего не слышно. Отчасти виноваты кликбейт и погоня за вовлечённостью, но чаще причина проще: найденный способ не позволяет получать новый материал или эффект в объёмах, пригодных для массового производства. Именно так сложилась судьба MXene («макс-ены») — двумерного материала, впервые полученного более десяти лет назад. Свежее исследование предлагает гораздо более эффективный способ его производства.
MXene относятся к семейству двумерных материалов — сверхтонких слоёв, толщина которых сопоставима с размерами нескольких атомов. Это карбиды и нитриды переходных металлов, а название отсылает и к слоистым MAX-фазам, из которых их получают, и к графену — самому известному представителю двумерных материалов. Интерес к ним не угасает из-за широкого набора свойств, но именно сложность синтеза долго мешала выйти за пределы лабораторий.
До появления нового метода MXene получали по сложной многоступенчатой схеме. Исходные материалы-прекурсоры смешивали с травителем, затем отмывали, после чего многократно прокручивали в центрифуге, чтобы отделить нежелательные побочные продукты. Нетрудно догадаться, что в промышленных количествах материал таким путём не получить.
Новый подход опирается на осаждение из паровой фазы. Он упрощает подготовительные этапы за счёт более дешёвых исходных материалов и полностью исключает стадию травления. Кроме того, как выяснили исследователи, при таком способе MXene растут значительно более контролируемо, а это открывает путь и к большим объёмам производства, и к более высокому качеству материала.
За годы, прошедшие с момента открытия и первого синтеза, MXene показали потенциал в самых разных областях: от производства аккумуляторов и антенн до очистки воды. Ещё одно любопытное применение — переключаемая клетка Фарадея, то есть экран от электромагнитных полей, который можно включать и выключать.
Именно масштабируемость чаще всего решает судьбу лабораторных открытий: пока материал доступен лишь малыми партиями и ценой долгой процедуры, его возможности остаются на страницах научных журналов. Более простой и дешёвый синтез приближает MXene к тому, чтобы выйти из лаборатории и оказаться в реальных устройствах.
Остаётся надеяться, что неторопливый ход научного прогресса и дальше будет приносить такие постепенные улучшения — даже если внезапной технологической революции из этого не выйдет.
