科学家正积极研究二维(2D)超薄材料，以提升可再生能源技术效率，其中MXene家族表现亮眼。MXene作为低维化合物，能将空气中成分转化为氨，氨是化肥关键成分，也可用于制造运输燃料。其独特化学性质让科学家可调整组成，精确控制性能。

这项研究由化学工程教授Abdoulaye Djire博士、Perla Balbuena博士及博士候选人Ray Yoo在《美国化学学会杂志》阐述。迪尔团队挑战传统对过渡金属基材料作用机制的认知，传统认为催化剂有效性仅取决于金属种类，而他们旨在拓展这一认知。迪尔称：“目标是加深对材料在电催化条件下如何发挥催化剂作用的理解，这些知识或有助于确定利用地球丰富资源生产化学品和燃料的关键成分。”

MXene结构可通过改变晶格内氮原子相互作用调控，这种改变影响分子振动特性，对催化化学反应效率至关重要。因其可精细调控，能针对各种可再生能源应用优化，成为昂贵电催化剂材料的理想替代品。Yoo说：“MXene是过渡金属基替代材料理想候选者，氮化物MXene在电催化领域作用重要，性能比碳化物MXene显著提升。”

为加深理解，巴尔布埃纳博士课题组的赖浩恩开展计算研究，模拟MXene分子层面行为，揭示能量相关溶剂与MXene表面相互作用，量化对氨合成重要的分子间相互作用。Djire、Yoo及合作者还利用拉曼光谱分析氮化钛振动行为，Yoo表示：“拉曼光谱揭示晶格氮反应活性，重塑对涉及MXene电催化体系的理解。”继续研究或能在绿色化学领域取得重大进展。Djire称：“证明通过质子化和补充晶格氮可实现电化学氨合成，最终目标是从原子层面理解材料结构原子的作用。”