Celem projektu jest przeprowadzenie badań podstawowych nad otrzymywaniem oraz charakteryzacją strukturalną dwuwymiarowych heksagonalnych węglików tytanu zwanych MXenes (Ti₃C₂T_x), poprzez osadzenie faz MAX (Ti₃AlC₂) na podłożach Al₂O₃ (0001), grafenie i nanorurkach węglowych, a następnie usunięcie warstwy A wytworzonego układu.
Węgliki i węglikoazotki metali przejściowych (MXenes), są nową, niezbadaną rodziną materiałów 2D odkrytą w 2011 roku. Skrót MXene (M_n+1X_nT_x) pochodzi od wytrawionych faz MAX (M_n+1AX_n) oraz nawiązania do struktury grafenu (z ang. graphene).
 
Fazy MAX wytwarza się w formie proszkowych spieków ceramicznych lub cienkich warstw nanolaminatów o następującej kompozycji: M - metalu przejściowego, A - pierwiastka z grup IIIA lub IVA oraz X - atomów węgla i/lub azotu. Układ stechiometryczny zależny jest od współczynnika n=1, 2 lub 3 i umożliwia otrzymanie struktur 211 (n=1), 312 (n=2) oraz 413 (n=3) o heksagonalnym układzie krystalograficznym (P63/mmc).
 
W fazach MAX, warstwy M są silnie związane z atomami X poprzez wiązania o charakterze kowalencyjnym, metalicznym lub jonowym, a słabsze wiązania M i A mają wyłącznie charakter metaliczny. Dzięki swej budowie, fazy MAX posiadają unikatową kombinację właściwości typowych dla metali i materiałów ceramicznych: wysokie przewodnictwo cieplne oraz elektryczne, niską gęstość, wysoką odporność na uszkodzenia, utlenianie i korozję.
W przypadku Ti₃AlC₂, wytrawienie aluminium technikami mokrej chemii prowadzi do wytworzenia quasi dwuwymiarowych wielowarstwowych struktur Ti₃C₂T_x (gdzie T_x oznacza grupy funkcyjne: -F, =O, -OH) o morfologii harmonii. Interkalacja wielowarstw oraz ich delaminacja przy zastosowaniu ultradźwięków prowadzi do wytworzenia jednowarstwowych struktur heksagonalnych - zbliżonych morfologią do płatków grafenu.
Obecnie, w ośrodkach na całym świecie prowadzone są badania nad zastosowaniem struktur MXenes w obszarach: nanokompozytów, filtracji, sensorów elastycznej nanoelektroniki oraz systemów przechowywania energii (baterie litowo-jonowe, superkondensatory).
W ramach projektu, prace badawcze prowadzone są dwutorowo: (i) nad wytwarzaniem cienkich warstw faz MAX metodą osadzania warstw z odparowaniem wiązką elektronową z jonizacją par (EB-PVD) i ich wytrawianiem w celu otrzymania struktur MXenes oraz (ii) nad wytwarzaniem spieków ceramicznych faz MAX i wielowarstwowych struktur MXenes.
Największym wyzwaniem w ramach realizowanego projektu jest wytworzenie cienkich warstw faz MAX i struktur MXenes na nanomateriałach węglowych, które wymaga parametryzacji procesu osadzania mono- lub polikrystalicznych faz MAX na klasycznym podłożu szafirowym - Al₂O₃(0001). Otrzymanie struktur MXenes na nanomateriałach węglowych umożliwi otrzymanie nowych nanokompozytów o niezwykłych właściwościach fizykochemicznych, które mogą znaleźć zastosowanie w nanoelektronice.