Dübendorf – Forschende der Empa in Dübendorf haben in einem zweijährigen Projekt Fortschritte bei der Herstellung und Modellierung von MXenen erzielt, einer aufstrebenden Klasse von zweidimensionalen Materialien. Die Ergebnisse könnten Anwendungen in Bereichen wie Energiespeicherung, CO₂-Absorption und Medizin ermöglichen.
MXene bestehen aus Übergangsmetallen kombiniert mit Kohlenstoff oder Stickstoff und werden aus sogenannten MAX-Phasen gewonnen, keramischen Kristallen mit schichtartigem Aufbau. Durch chemisches Ätzen werden die Zwischenschichten entfernt, sodass atomdünne Lagen entstehen, die anschließend weiterverarbeitet werden können. Die Forschenden vergleichen den Schichtaufbau der MAX-Phasen mit einer „Lasagne“.
Ultradünne gedruckte Superkondensatoren sind nur eine der vielen Anwendungsmöglichkeiten für die MXene. — © Empa
Das interdisziplinäre Projekt „TailorX“ vereint vier Empa-Labore: Funktionspolymere, Hochleistungskeramik, Building Energy Materials and Components sowie nanotech@surfaces. Ziel war es, die Synthese und Charakterisierung von MXenen zu verbessern und gleichzeitig nachhaltige Herstellungsverfahren zu entwickeln.
Nach zwei Jahren Forschung verfügen die Teams über ein breites Portfolio an MAX-Phasen mit hoher Reinheit und bislang unerreichter chemischer Komplexität, die noch nicht kommerziell verfügbar sind. Unterstützt wurden die Syntheseprozesse durch KI-gestützte Modelle, die die optimalen Bedingungen und Materialgeometrien vorhersagen. Darüber hinaus entwickelt ein Team Modellrechnungen zur Interaktion von MXenen mit Kohlendioxid, mit Blick auf die Initiative „Mining the Atmosphere“.
MXene zeichnen sich durch eine große Oberfläche aus, die sie für Energiespeicherung, Katalyse und Sensorik interessant macht. Erste Untersuchungen deuten darauf hin, dass bestimmte MXene antimikrobielle Eigenschaften besitzen. Forschung zur Anwendung in der Medizin, etwa für gezielte Therapien, befindet sich aktuell in der experimentellen Phase. In Zusammenarbeit mit dem Empa-Standort St. Gallen werden zudem Umweltverträglichkeit und Wirkung auf lebende Zellen geprüft.
Ein weiterer Schwerpunkt der Forschung war die Entwicklung einer umweltfreundlicheren Herstellungsmethode. Klassische Verfahren erfordern aggressive Flusssäure, die gefährlich und teuer ist. Das Empa-Team hat eine Alternative entwickelt, die ohne Flusssäure auskommt, effektiver ist und sich für eine skalierbare Produktion eignet.
Die Forschenden betonen, dass die Projekte noch am Anfang stehen. Weitere Anwendungen in Batterien, Superkondensatoren und Sensorik werden derzeit geprüft. Die Schweiz bleibt damit, mit der Empa an der Spitze, international führend in der Materialforschung.
Fehler- und Korrekturhinweise
Wenn Sie einen Fehler entdecken, der Ihrer Meinung nach korrigiert werden sollte, teilen Sie ihn uns bitte mit, indem Sie an feedback@dmz-news.online schreiben. Wir sind bestrebt, eventuelle Fehler zeitnah zu korrigieren, und Ihre Mitarbeit erleichtert uns diesen Prozess erheblich.
Bitte geben Sie in Ihrer E-Mail die folgenden Informationen sachlich an: Ort des Fehlers: Geben Sie uns die genaue URL/Webadresse an, unter der Sie den Fehler gefunden haben.
Beschreibung des Fehlers:
Teilen Sie uns bitte präzise mit, welche Angaben oder Textpassagen Ihrer Meinung nach korrigiert werden sollten und auf welche Weise. Wir sind offen für Ihre sinnvollen Vorschläge.
Belege: Idealerweise fügen Sie Ihrer Nachricht Belege für Ihre Aussagen hinzu, wie beispielsweise Webadressen. Das erleichtert es uns, Ihre Fehler- oder Korrekturhinweise zu überprüfen und die Korrektur möglichst schnell durchzuführen. Wir prüfen eingegangene Fehler- und Korrekturhinweise so schnell wie möglich.
Vielen Dank für Ihr konstruktives Feedback!
Unterstützen Sie unabhängigen Journalismus
Seit unserer Gründung setzt sich die DMZ dafür ein, dass verlässliche Informationen für alle zugänglich sind. In einer Zeit, in der Desinformation und soziale Medien die Nachrichtenlandschaft prägen, ist unabhängiger Journalismus wichtiger denn je.
Wir glauben daran, dass jede:r das Recht hat, faktenbasierte, hochwertige Nachrichten zu erhalten – ohne Paywall und ohne Unterbrechungen. Unser Ziel ist es, Journalismus zu machen, der informiert, erklärt und Vertrauen schafft.
Unsere Leser:innen sind das Herzstück dieser Arbeit. Nur durch Ihre Unterstützung können wir weiterhin unabhängig, kritisch und engagiert berichten. Jeder Beitrag – egal wie klein – hilft uns, dieses Ziel zu erreichen.
Helfen Sie mit, Journalismus frei zugänglich zu halten. Unterstützen Sie die DMZ noch heute.