MXenes是一种无机二维材料，自2011年发现以来发展迅速。其结构单元由过渡金属与碳或氮形成的层构成，最外表面由原子终止，这些表面终止对材料性能有决定性影响。HZDR离子束物理与材料研究所的Mahdi Ghorbani-Asl博士指出：“它们显著影响电子迁移、材料稳定性以及与光、热和化学环境的相互作用。”

传统上，MXenes多通过化学蚀刻生产，导致表面终止如氧、氟或氯混合且随机分布，限制了性能。德累斯顿工业大学的Dongqi Li博士描述：“这种原子无序会捕获和散射电子，类似道路坑洼阻碍交通。”

新开发的GLS方法避免了刺激性化学品，采用MAX相固体起始材料、熔盐和碘蒸气生产MXene片。熔盐和碘共同调控卤素原子（如氯、溴或碘）在表面的附着，实现高度均匀有序的表面终止，大幅降低杂质水平。

团队已从八种不同MAX相成功合成MXenes，显示GLS方法适用性广。结合密度泛函理论计算，研究人员深入分析了表面终止对MXenes稳定性和电子性能的影响。Ghorbani-Asl总结：“通过理论计算与精确控制表面终止的实验结合，我们为MXenes开辟了新路径，以提升稳定性和定制功能特性。”

以碳化钛MXene Ti₃C₂为例，传统化学路线生产的材料常含氯和氧终止混合物，损害电性能；而GLS方法生产的Ti₃C₂Cl₂仅含氯，结构高度有序，无杂质。Li表示：“与传统方法相比，氯终止MXene变体的宏观电导率提高160倍，太赫兹电导率增强13倍，电荷载流子迁移率增加近四倍。”

性能提升源于更清洁的表面化学：氯原子整齐排列在MXene表面，减少电子障碍，促进流动。量子输运模拟证实，均匀表面降低了电子捕获和散射，从微观层面解释了测量改进。

调整表面卤素类型还能改变MXenes的电磁波吸收特性，使其可针对特定应用设计，如吸雷达涂层、电磁屏蔽和无线组件。例如，氯终止MXenes在14-18 GHz频率范围强吸收，溴和碘终止材料在不同频率窗口吸收。

GLS方法为定制MXenes表面特性提供了平台，通过混合卤化物盐，可生产具有双重或三重卤素终止的MXenes，并精确控制比例。这种调控能力为MXenes在电子学、催化、能源存储和光子学等领域的应用开辟了新工具包。

总体而言，这项研究代表MXene化学的重大进展，首次展示温和且广泛适用的合成路线，能精确控制表面终止，产生高度有序MXenes。据作者介绍，GLS方法有望加速柔性电子、高速通信和光电器件等下一代材料的开发。

德国累斯顿团队开发GLS方法合成无机二维材料MXenes电导率提升百倍