کلیه‌های مصنوعی، باتری‌های قدرتمند و تصفیه آب کارآمد از جمله کاربردهای احتمالی ترکیبی لایه نازک موسوم به MXenes است. این نظری است که محققان دانشگاه لینکوپینگ در مقاله‌ای در مجله Science بیان کرده‌اند.
آیا MXenes آینده فناوری نانو خواهد بود؟
موادی که دارای مقطع عرضی به ضخامت یک یا چند لایه اتم هستند به‌دلیل ضخامت کم دارای ویژگی‌های غیرمعمولی هستند. این ویژگی‌ها ممکن است هدایت الکتریکی بالا، مقاومت بالا یا توانایی مقاومت در برابر گرما باشد و به مواد نازک پتانسیل زیادی برای استفاده در فناوری آینده می‌دهد. شناخته شده‌ترین این مواد، گرافن است و کشف و سنتز سایر مواد فوق‌العاده نازک که به آن‌ها مواد دو بعدی نیز می‌گویند به سرعت در حال انجام است.
گرافن و بسیاری دیگر از مواد دو بعدی یا عایق‌های نیمه‌هادی یا شبه‌‌فلزی یا عایق قطبی هستند. فقدان خاصیت رسانایی فلزی مانعی در مسیر توسعه مواد دو بعدی است.
در سال ۲۰۱۱ گروه جدیدی از مواد فوق‌العاده نازک کشف و MXenes نامگذاری شد. آن‌ها از یک فلز در ترکیب با دو اتم کربن یا نیتروژن تشکیل شده‌اند. از آنجایی که MXenes رسانای فلزی هستند سایر مواد فوق نازک را تکمیل و راه را برای کاربردهای کاملاً جدید در مقیاس نانومتر باز می‌کند.
یوحنا روزن، استاد گروه فیزیک، شیمی و زیست شناسی در دانشگاه لینکوپینگ، به همراه همکارانش از دانشگاه درکسل، مقاله‌ای در مجله ساینس نوشتند و درباره آینده MXenes و تأثیر آن‌ها مطالبی درج کردند.
یوحنا روزن می‌گوید: «کاربردهای بسیار متنوعی برای این مواد وجود دارد. دو موردی که نزدیک به تحقق هستند، ذخیره کارآمد انرژی به‌صورت باتری و خازن‌های بزرگ و محافظ تداخل مغناطیسی الکترومغناطیسی است. اما در دراز مدت، ما قادر به ساخت فیلترهایی برای تصفیه هوا و آب خواهیم بود. آنتن‌ها برای نسل بعدی ارتباطات و بسیاری از برنامه‌های کاربردی دیگر که ما هنوز به آن‌ها فکر نکرده‌ایم.»
علاوه‌بر این، بسیاری از MXenesها زیست سازگار (سازگار با بافت زنده)، غیرسمی و سازگار با محیط زیست هستند، به این معنی که برای کاربردهای احتمالی در زیست پزشکی مناسب هستند. یکی از این کاربردها، تشکیل کلیه‌های مصنوعی است که باعث می‌شود درمان دیالیز غیرضروری باشد.
اولین MXene کشف شده کاربید تیتانیوم، Ti3C2 بود. اکنون بعد از قریب به ده سال از کشف این ماده، تقریباً ۵۰ MXene مختلف تولید شده است که بسیاری از آن‌ها در دانشگاه لینکوپینگ هستند. با این حال، ترکیبات احتمالی قابل تولید تقریبا بی‌نهایت هستند. این بدان معناست که در دراز مدت ممکن است هزاران MXenen با ویژگی‌های جالب توجه وجود داشته باشد.
یوحنا روزن می‌افزاید: «MXenes فقط ده سال پیش کشف شده‌اند و زمینه تحقیق برای بررسی آن‌ها بسیار سریع رشد کرده است. اکنون تقریباً ۶۶۰۰ مقاله علمی هر ساله منتشر می‌شود. اما هنوز هم بسیاری از خواص و کاربردهای این دسته از مواد برای کشف وجود دارد و این ویژگی‌ها می‌تواند چالش‌های زیادی را در حوزه پزشکی حل کند.»
