Empa forscht zu zweidimensionalen Materialien

(CONNECT) Forschende aus vier Laboren der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) arbeiten an der Untersuchung und Herstellung zweidimensionaler Materialien. Von den Erkenntnissen verspricht man sich Anwendungen vom Speichern von Energie, dem Eliminieren von Kohlendioxid bis hin zu medizinischen Therapien, heisst es in einer Mitteilung.

Diese sogenannten MXene besitzen Strukturen, wie man sie von Graphenen kennt. Im Gegensatz zu diesen bestehen sie jedoch nicht nur aus Kohlenstoffatomen, sondern aus einem oder mehreren Übergangsmetallen in Verbindung mit Stickstoff oder Kohlenstoff. Hergestellt werden sie in geschichteten keramischen Kristallen, sogenannten MAX-Phasen. Mittels starker Säure werden Zwischenschichten gelöst. Die verbleibenden Strukturen werden dann im Ultraschallbad voneinander getrennt. Es entstehen die MXene, die in verschiedenen Massen für zahlreiche Anwendungen prädestiniert sind.

An den Forschungen sind die vier Labore Funktionspolymere, Hochleistungskeramik, Building Energy Materials and Components sowie nanotech@surfaces beteiligt. „Wir decken die gesamte Bandbreite ab, von der Grundlagenforschung und Modellierung über die Herstellung von MAX-Phasen und MXenen bis hin zu den Anwendungen“, wird Forschungsleiter Jakob Heier vom Labor für Funktionspolymere in der Mitteilung zitiert. „Es ist eine grosse Stärke der Empa, dass all diese Kompetenzen an einem Institut zusammenkommen.“

Als Anwendungsgebiete stellen sich die Forschenden Absorption und Umwandlung von Kohlendioxid, Katalyse, Energiespeicherung oder Sensorik vor. In der Medizin versprechen bestimmte MXene antimikrobielle Wirkung oder gezielte Krebstherapie. „Mit ihrer Flexibilität und Anpassbarkeit bieten MXene so grosse Vorteile, dass die Anwendungen nicht mehr lange auf sich warten lassen“, ist Jakob Heier überzeugt. ce/ww