Nachricht vom 22. März 2022
Ladungstransport durch große Fröhlich-Polaronen in MXenen
In der neuen Materialklasse der MXene „kleiden“ sich freie Elektronen mit Atomen des Materials
Ein etwa mittels Lichtanregungen erzeugter Ladungsträger ruft in MXenen eine Gitterverzerrung hervor, die ihn im übertragenenen Sinn „einkleidet“.
Bild: Wenhao Zheng | Max Planck Institute for Polymer Research
MXene sind eine relativ neue Klasse von Schichtmaterialien, bei denen jede Schicht aus einigen Atomen von Übergangsmetallcarbiden und/oder -nitriden, wie etwa Ti3C2Tx, besteht. Aufgrund ihrer hervorragenden elektrischen und ionischen Transporteigenschaften haben MXene in der Forschung große Aufmerksamkeit für elektronische und elektrochemische Anwendungen geweckt. Die Art der freien Ladungen und ihr Transportmechanismus in MXenen ist jedoch nach wie vor schwer zu ergründen. Ausdruck dessen ist, dass bisher sehr widersprüchliche Ladungstransportmechanismen vorgeschlagen wurden. Neue Forschungsergebnisse zeigen jetzt, dass ein freies Elektron in MXenen die Atome im Material verdrängt: Das Elektron wird dabei durch eine lokale Gitterverformung, die sich über mehrere Gitterkonstanten erstreckt, gleichsam „eingekleidet“. Dadurch wird das Elektron in ein Polaron umgewandelt, das eine entscheidende Rolle für die elektrische Leitfähigkeit von MXenen spielt.
Zur Mitteilung des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung
Publikation: W. Zheng, B. Sun, D. Li, S. M. Gali, H. Zhang, S. Fu, L. Di Virgilio, Z. Li, S. Yang, S. Zhou, D. Beljonne, M. Yu, X. Feng, H. I. Wang, M. Bonn, Band transport by large Fröhlich polarons in MXenes, in Nature Physics, 2022 (DOI: 10.1038/s41567-022-01541-y)
Weitere Informationen:
Dr. Shengqiang Zhou
Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung
Tel: +49 351 260 2484 | E-Mail: s.zhou@hzdr.de
