Исследователи Университета Линчёпинга в Швеции по данным о кристаллических структурах выявили 33 ранее неизвестные MXene-подобные структуры. Семь соответствующих материалов удалось синтезировать. Об исследовании, опубликованном в журнале Science, 6 ноября 2026 года сообщил Chemistry World.

Алгоритм расширил поиск за пределы привычных составов

MXene представляют собой слоистые неорганические материалы. Обычно в них используют переходные металлы, а углерод или азот образуют основные атомные слои. Команда из Линчёпинга искала подходящие структуры в базах Materials Project и Open Quantum Materials Database, разрешив более широкий набор элементов. В него вошли редкоземельные металлы, а среди лёгких элементов, например, кислород и фосфор.

Затем исследователи обучили алгоритм машинного обучения находить перспективные составы среди материалов, которые ещё не синтезировали. В результате команда получила 11 новых MXene с редкоземельными элементами и изучила их расчётами, рамановской спектроскопией и рентгеновской дифракцией. Доступное сообщение не объясняет, как это число соотносится с семью синтезированными материалами, поэтому складывать показатели нельзя.

Большинство исследованных материалов оказались полупроводниками. Магнитные свойства зависели от состава: MXene с иттербием проявляли ферромагнетизм, при котором магнитные моменты в основном ориентированы одинаково, а соединения с гольмием показывали антиферромагнетизм, когда соседние моменты направлены противоположно.

Для получения новых материалов команда разработала метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. В такой реакции уже начавшееся превращение поддерживает дальнейшее превращение вещества. Метод сразу формирует двумерный MXene и не требует непрерывного внешнего нагрева или травления трёхмерного кристалла. Первый автор работы Али Саффар Шамширгар сообщил, что при прежних способах некоторые материалы приходилось получать небольшими партиями в течение нескольких недель.

Смысл подхода можно сравнить с каталогом деталей, в котором одна форма записана под множеством разных названий. Алгоритм быстро отбирает подходящие варианты, но не доказывает, что каждую такую деталь можно изготовить. Это проверяют уже экспериментом. Так же здесь: вычисления находят кандидатов, а синтез и измерения показывают, существуют ли материалы на практике и какими свойствами они обладают.

Возможное применение магнитных MXene в спинтронике и магнитной памяти пока остаётся перспективой, а не результатом испытаний готовых устройств. Отдельная работа, опубликованная в Nature, описала другой способ получения лантаноидных MXene из слоистых галогенидов. Она не показывает, что синтезированные в ней материалы входят в тот же набор из 33 структур.

С научной литературой по теме можно работать через сервис подготовки научных статей.

Схема показывает, как исследователи перешли от поиска кристаллических структур и машинного отбора к синтезу и экспериментальной проверке MXene.

Фото: Kindel Media / Pexels