استشهد بـ
رسائل النانو والميكرو
(2024) 16:173

تاريخ الاستلام: 24 يناير 2024
تم القبول: 13 مارس 2024
نُشر على الإنترنت: 15 أبريل 2024
© المؤلف(ون) 2024

الملخص مع التطور المتنوع للبيانات الضخمة، وتقنيات الكشف والتوجيه الدقيق، أصبحت المواد والأجهزة الوظيفية الكهرومغناطيسية (EM) التي تخدم طيفًا متعددًا موضوعًا ساخنًا. إن استكشاف الاستجابة متعددة الأطياف للمواد هو سؤال علمي تحدي وذو معنى. في هذه الدراسة، MXene/ تم تصنيع الهجينة ذات فقد التوصيل القابل للتعديل واسترخاء الاستقطاب من خلال إعادة بناء ذرية في الموقع.

الهندسة. والأهم من ذلك، MXene/ تظهر الهجينة استجابات طيفية قابلة للتعديل في نطاقات جيجاهرتز والأشعة تحت الحمراء والطيف المرئي، وتم بناء العديد من الأجهزة الكهرومغناطيسية بناءً على ذلك. توفر مجموعة الهوائيات جمعًا ممتازًا للطاقة الكهرومغناطيسية في عدة نطاقات ميكروويف، مع حتى -63.2 ديسيبل، ويمكن ضبطه حسب درجة الانحناء. يقوم فلتر تمرير نطاق واسع للغاية بتحقيق نطاق تمرير يبلغ حوالي 5.4 جيجاهرتز ويقوم بشكل فعال بتقليل نقل الإشارات الكهرومغناطيسية في نطاق التوقف. يحتوي جهاز التمويه بالأشعة تحت الحمراء على انبعاثية أقل من 0.2 في الطيف تحت الأحمر عند أطوال موجية من . يمكن أن يوفر هذا العمل إلهامًا جديدًا لتصميم وتطوير أجهزة EM متعددة الوظائف ومتعددة الطيف.

الكلمات الرئيسية: هجين MXene شبيه بالجرافين؛ استجابة متعددة الطيف؛ هوائي متعدد الوظائف؛ فلتر تمرير نطاق عريض للغاية؛ جهاز كهرومغناطيسي

إن التطور المتزايد في الذكاء الاصطناعي، والبيانات الضخمة، وإنترنت الأشياء (IoTs) وغيرها من الصناعات العلمية والتكنولوجية الناشئة قد فتح عصرًا جديدًا في المجتمع البشري من حيث الحياة الذكية، وتفاعل المعلومات، والاقتصاد الرقمي، كما منح المواد والأجهزة الوظيفية الكهرومغناطيسية (EM) مهمة جديدة. في هذا السياق، أصبح تطوير المواد الوظيفية الكهرومغناطيسية ذات الكفاءة والعرض الترددي الواسع موضوع بحث ساخن لحماية الإنسان من الإشعاع الكهرومغناطيسي. تعتبر الأجهزة الكهرومغناطيسية المستندة إلى المواد الوظيفية الكهرومغناطيسية المكونات الأساسية لتحقيق الترابط بين كل شيء وتلاقي البيانات، وقد وصلت أبحاثها وتطويرها الآن إلى المرحلة الأكثر حرجًا. في السنوات الأخيرة، طور الباحثون أجهزة كهرومغناطيسية متنوعة في مجالات مثل مراقبة الصحة، والاتصالات الإلكترونية، وتحويل الطاقة، مما يثبت إمكاناتها التطبيقية غير المحدودة. على سبيل المثال، باستخدام الخصائص الاستجابة الكهرومغناطيسية الممتازة لبلورات بيروفسكايت الهجينة العضوية وغير العضوية، صمم يان وزملاؤه فلاتر تمرير نطاق عريض للغاية بمرور نطاق يصل إلى ما يقرب من 8 جيجاهرتز، والتي قادرة على تحقيق نقل عالي الجودة لإشارات الموجات الكهرومغناطيسية في نطاقات ترددية محددة. قام فريق تشاو بتجميع روبوتات مدفوعة بالموجات الدقيقة استنادًا إلى التأثير الحراري للموجات الدقيقة، والتي يمكن أن تحقق حركة مسيطر عليها في بيئة الموجات الدقيقة. لقد أعطى ظهور الأجهزة الكهرومغناطيسية دفعة قوية للتطوير عبر التخصصات وخلق الظروف للابتكار في الصناعة والتصنيع.

لا يزال البحث في أجهزة EM في مراحله الأولى، وهناك العديد من الصعوبات التي يجب التغلب عليها وكسرها من قبل الباحثين المستمرين. تعتبر المواد الوظيفية EM، كجوهر لأجهزة EM، لها تأثير حاسم على أداء الأجهزة من خلال خصائص استجابتها EM. يعتمد تعديل الاستجابة EM على طرق تحضير دقيقة وتشكيل هيكلي دقيق على المقياس المجهري-النانو [15-17]. ومع ذلك، فإن العديد من الأعمال الحالية المتعلقة بأجهزة EM قد أهملت دور الميكروهيكل للمواد في تنظيم أداء الجهاز، مما لا يساعد على تحسين الأداء. والأهم من ذلك، مع تنوع تكنولوجيا التحقيق العسكري والطلب على التطبيقات العملية، فإن الأجهزة التي تعمل في نطاق تردد واحد تواجه صعوبة في التعامل مع طرق الكشف متعددة الطيف، مثل الكشف بالموجات الدقيقة، والضوء تحت الأحمر، والكشف بالضوء المرئي. لذلك،
تطوير أجهزة EM التي تغطي طيفًا متعددًا هو أمر ذو أهمية استراتيجية. ومع ذلك، فإن تحقيق التخفي المتوافق استنادًا إلى الاستجابة متعددة الأطياف للمواد يمثل مشكلة علمية صعبة، حيث أن آليات التشغيل وأنماطها تختلف في كل طيف.

تتميز الكربيدات أو النيتريدات المعدنية الانتقالية ثنائية الأبعاد (MXenes) بخصائص إلكترونية وعازلة قابلة للتعديل بسبب توصيلها الممتاز، ووجود مجموعات وظيفية سطحية وفيرة، والأسطح القابلة للتعديل. وهذا يجعلها مرشحًا قويًا لتحضير أجهزة EM. قام فريق جوجوتسي بتحضير هوائيات MXene ذات طاقة إشعاع عالية من خلال الطلاء بالرش من محلول مائي. أداء الهوائي قابل للمقارنة مع هوائيات النحاس، مما يظهر إمكانيات هائلة في تطبيقات 5G. قام فريق لي ببناء مستشعر غاز من نوع المقاومة الكيميائية باستخدام MXene/ الهياكل غير المتجانسة، التي تظهر استجابة كبيرة وانتقائية لـ في درجة حرارة الغرفة [21]. للأسف، لا تزال الأعمال الحالية تعاني من قيود من حيث تشكيل الميكروستركتور، والتطبيقات متعددة الوظائف، والاستجابة متعددة الأطياف.

هنا، قمنا بإعداد الهجائن ذات استجابة EM مصممة حسب درجات حرارة الكلسنة المختلفة. تظهر الهجائن قدرة على التخفي متعدد الطيف في نطاقات GHz والأشعة تحت الحمراء والمرئية. عند GHz، يمتلك العينة خسارة انعكاسية مثلى (RL) تبلغ -44.7 ديسيبل عند GHz؛ في نطاق الأشعة تحت الحمراء، يتم الحفاظ على درجة حرارة سطح العينة عند تحت التسخين على لوحة ساخنة؛ في نطاق الضوء المرئي، يمكن أن تصل نسبة امتصاص الضوء المرئي إلى . بالإضافة إلى ذلك، استنادًا إلى خصائص الاستجابة متعددة الطيف لمادة MXene/ تم تصميم عدة أجهزة كهرومغناطيسية هجينة، بما في ذلك مصفوفات الهوائيات ذات الاستجابة الانتقائية للتردد، ومرشحات النطاق الترددي العريض (UWB) وأجهزة التمويه بالأشعة تحت الحمراء ذات الانبعاثية المنخفضة. المعلمات الرئيسية للأجهزة الثلاثة من نفس ترتيب الحجم أو حتى أفضل من تلك الخاصة بنفس النوع من الأجهزة الكهرومغناطيسية التي تم الإبلاغ عنها سابقًا (الجدول S1). هذه الدراسة قادرة على إظهار إمكانيات MXene/ أجهزة EM المعتمدة على الهجين للتطبيقات في حماية EM، والاتصالات اللاسلكية، ونقل المعلومات.

تم شراء المسحوق (300 شبكة) من شركة شاندونغ شيان نيو ماتيريال تكنولوجي المحدودة. تم توفير LiF
بواسطة شركة شانغهاي ماكلين للتكنولوجيا المحدودة. حمض الهيدروكلوريك ( تم الحصول على ( ) من مصنع بكين الكيميائي. كانت جميع المواد الكيميائية من الدرجة التحليلية واستخدمت دون مزيد من التنقية.

أولاً، 0.5 جرام من (300 شبكة) أضيف تدريجياً إلى خليط من 10 مل من 9 م HCl و 0.5 جرام من LiF وتم التحريك عند لمدة 48 ساعة. ثم، تم غسل المنتج عدة مرات بالماء المنزوع الأيونات حتى ثم تم طرد الراسب في جهاز الطرد المركزي بسرعة 3500 دورة في الدقيقة لمدة 10 دقائق، وتم طرد السائل الناتج في جهاز الطرد المركزي بسرعة 7000 دورة في الدقيقة لمدة 10 دقائق. السائل الناتج النهائي تم تجفيف محلول النانوصفائح الكولودية بالتجميد للحصول على نانوصفائح MXene. وأخيرًا، تم معالجة النانوصفائح بالتكلس عند و لمدة ساعتين في جو من الأرجون عند معدل تسخين التي تتوافق مع أسماء العينات MT-2 و MT-3 و MT-4 و MT-5.

تمت دراسة التركيب والبنية البلورية للعينات بواسطة حيود الأشعة السينية (XRD) على نظام X ‘Pert PRO مع مصدر الإشعاع. تم الحصول على صور المجهر الإلكتروني الناقل (TEM) والمجهر الإلكتروني الناقل عالي الدقة (HRTEM) بواسطة نظام JEM-2100TEM. تم تحديد صور المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) على جهاز Hitachi S-4800. تم الحصول على صور المجهر الضوئي الذري (AFM) على نظام Veeco Dimension Fast Scan. تم إجراء تحليل طيف الإلكترون الضوئي (XPS) باستخدام مطياف إلكترون ضوئي (PHI Quantera). تم توصيف الخصائص البصرية الإلكترونية بواسطة مطياف الانعكاس المنتشر للأشعة فوق البنفسجية والمرئية. تم تسجيل منحنى كثافة التيار الضوئي للعينة تحت التأثير التعاوني لجهاز العمل الكهربائي (CHI 660 e) ومصدر الضوء المرئي الدوري. تم قياس معلمات EM على شبكة متجهة (VNA، Anritsu 37269D). عادةً، تم خلط العينات مع البارافين بنسبة كتلة 3:7 وتم ضغطها في شكل حلقي. بسمك لأغراض القياس.

المخطط الهندسي لإعادة بناء الذرات في الموقع لتحضير MXene/ الهجائن موضحة في الشكل 1أ. يخضع MAX للنقش باستخدام فلوريد الليثيوم وحمض الهيدروكلوريك المخفف، مما يحوله إلى طبقة أحادية. MXene وتشكيل عدد كبير من المجموعات الوظيفية المحتوية على الأكسجين على سطحها. خلال عملية التكليس، تعمل هذه المجموعات الوظيفية كمواقع حصر، مما يعزز تحول ذرات التيتانيوم إلى النانوكلاسترز [22]. تسبب ذرات الأكسجين المحدودة في MXenes تتوقف النانوكلاسترز عن النمو بعد الوصول إلى حجم معين، مما يمنع التجمع المفرط تشكل MXene/ يمكن تخصيص الهجائن من خلال درجات حرارة التكليس. مع زيادة درجة حرارة التكليس، يتم تنشيط ذرات التيتانيوم حرارياً وتزداد سرعة التفاعل، مما يؤدي إلى زيادة احتمال الاقتران بين ذرات التيتانيوم والمجموعات الوظيفية المحتوية على الأكسجين. كما هو موضح في الشكل 1b-e، يؤدي ذلك إلى زيادة عدد تزايد النانوكلوسترز على سطح MXene، مما يشير إلى التأثير التنظيمي لدرجة الحرارة على صور خرائط EDS لنمو البلورات. ، وعناصر C تظهر التوزيع المتساوي لـ النانوكلاسترز على سطح MXene (الشكل 1f). تطور MXene/ تتميز البنية الهجينة أيضًا بواسطة XRD (الشكل S1a). بالإضافة إلى القمم المميزة لـ MXene الموجودة عند و القمم المميزة لطور الروتيل توجد أيضًا في الهجينة، وتزداد شدة القمم مع درجة حرارة التكليس، مما يشير إلى تحسين البلورية وأكسدة أقوى لـ MXene [23].

تركيب العناصر السطحية لـ MXene/ تم استكشاف الهجينة بواسطة XPS. في طيف المسح XPS، MXene/ الهجائن تحتوي على وعناصر F، مما يشير إلى وجود مجموعات تحتوي على O ومجموعات تحتوي على F في MXene/ الهجينة بعد عملية النقش والتكلس (الشكل S1b). الطيف الضيق عالي الدقة لـ XPS لـ وعناصر O موضحة في الشكل S1c-e. دقة عالية لـ Ti يمكن ملاءمة طيف XPS لستة قمم، من بينها تلك الموجودة عند ) و تُنسب إلى ، مما يدل على تشكيل (الشكل S1c) [24]. القمم عند 454.7 و 461.1 إلكترون فولت تعود إلى والقمم عند 457.3

و 462.7 إلكترون فولت تعود إلى [25]. القمم الأربعة الواقعة في و 288.4 إلكترون فولت في طيف XPS عالي الدقة لـ C1s تت correspond إلى C-Ti-Tx و C=C و C-O و ، على التوالي (الشكل S1d) [26]. يمكن أن تُعزى القمم الموجودة عند 530.1 و532.1 إلكترون فولت في طيف XPS عالي الدقة O 1 s إلى و -OH ، على التوالي (الشكل S1e) [27]. تؤكد النتائج السابقة مرة أخرى وجود على سطح MXene.

تم استخدام TEM للكشف بشكل أعمق عن البنية المجهرية لـ MXene/ الهجينة. تظهر طبقات MXene النانوية هيكلًا متعدد الطبقات فائق النحافة، وتوضح صورة حيّز التشتت المختار (SAED) في الإدراج أن MXene ينتمي إلى نظام البلورات السداسية (الشكل 2 أ، ب). بعد معالجة التكلس، تتوزع النانو كتل بشكل موحد على سطح MXene بحجم جزيئات يتراوح بين 60 و 115 نانومتر، ويزداد العدد مع
ارتفاع درجة الحرارة (الأشكال 2c-f و S2). صورة TEM عالية الدقة (HRTEM) لـ MXene/ تظهر الهجينة أن المسافات الشبكية للطورين هي 0.26 و 0.32 نانومتر، مما يتوافق مع المستوى البلوري (0110) لـ MXene والمستوى البلوري (110) لـ على التوالي (الشكل ). في
بالإضافة إلى ذلك، تشير وجود خطوط الشبكة غير المنتظمة إلى عدد كبير من العيوب الهيكلية في الـ MXene/ الهجينة. في هذه الأثناء، تم تقديم تعمل النانوكلوسترز على تعزيز تشكيل الواجهات، بما في ذلك الواجهات بين النانوكلاسترز وبين النانوكلاسترز

و MXene (الشكل 2j-1). إن وجود العيوب والواجهات يوضح فعالية هندسة إعادة البناء الذري في الموقع لتشكيل الهياكل الدقيقة لـ MXene، مما يعزز خصائص الاستجابة الكهرومغناطيسية لـ MXene/ الهجائن. تم تحديد مقياس الهجائن بواسطة AFM (الشكل. ). في الشكل 2 م، هيكل الهجينة ذو الطورين محدد بشكل جيد، ومواقع الحواف لـ MXene مكشوفة في المناطق I و II. ارتفاع الطبقة الأحادية لـ MXene ثنائي الطبقات حوالي 2.45 نانومتر، وهو قريب مما تم الإبلاغ عنه سابقًا (الشكل 2ن) [28]. بالإضافة إلى ذلك، حجم تم الكشف عن النانو كتل في مناطق مختلفة. كما هو موضح في الشكل 2q، r، تبلغ ارتفاع النانوكلاستر في المنطقة I 5 نانومتر و عرضًا، و تكون النانوكلاسترز في المنطقة الثالثة أكثر تبلورًا. في الارتفاع و في العرض. بناء الهياكل النانوية الدقيقة من خلال دمج تجمعات نانوية بأحجام مختلفة مع MXene مفيدة لتحقيق وظائف EM متفوقة.

خصائص استجابة EM لـ MXene/ تُستكشف الهجائن من خلال السماحية المعقدة (الشكل 3أ-د). مع زيادة التردد، تزداد السماحية الحقيقية ( ) أولاً ينخفض ثم يميل إلى الاستقرار. بالإضافة إلى ذلك، ينخفض مع زيادة درجة حرارة التكليس. السماحية التخيلية ( يعكس قدرة امتصاص المادة لموجات الكهرومغناطيسية، والتي تهيمن عليها خسائر التوصيل. ) وفقدان استرخاء الاستقطاب [29]. الـ القيم تكون أقل عندما تكون درجة حرارة التكليس أعلى، مما يعني أن توليد سوف تعطل قناة نقل الإلكترون على سطح MXene، مما يقلل من الموصلية (الشكل S3a، b) [30]. تظهر منحنيات جميع العينات قمم تقلب متعددة، مما يشير إلى وجود استرخاء قطبي متعدد (الشكل S3c). للتحقيق بشكل أعمق في استرخاء القطبية، تم رسم مخططات كول-كول لـ MT-3. وفقًا لنظرية ديباي، تشير الأقواس نصف الدائرية في مخططات كول-كول إلى حدوث استرخاءات قطبية في المواد [31]. كما هو موضح في الأشكال 3e-h و S4، يمكن ملاحظة الأقواس نصف الدائرية عند ترددات 2.36، 4.56، و 17.52 جيجاهرتز، مما يشير إلى وجود آليات استرخاء متعددة في MT-3 ناتجة عن المجموعات الوظيفية، والعيوب، والواجهات (الإضافات في الشكل 3e-h). تنتج MXenes مجموعات وظيفية وعيوب أثناء النقش والتكلس، وكثافتها الشحن غير المتناظرة.
تشكل التوزيعات ثنائيات القطب، حيث يتأخر دورانها عن التغيرات في المجال الكهرومغناطيسي المتناوب، مما يؤدي إلى تضعيف الموجات الكهرومغناطيسية [32]. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتشكل قطبية الواجهة بين الواجهات داخل المادة، مما يساهم أيضًا في فقدان الاسترخاء. كما هو موضح في الشكل 3i، j، فإن المجال الكهربائي ليس موحدًا عند الواجهة بين النانوكلاسترز، ولا عند الواجهة بين النانوكلوستر وورقات MXene النانوية. الفرق في سعة الشحن بين جانبي الواجهة يخلق ثنائيات قطبية على الواجهة، مما يؤدي إلى تقلبات في في الملخص، فإن هندسة إعادة بناء الذرات في الموقع تنظم بفعالية استجابة EM لـ MXenes.

استنادًا إلى خصائص استجابة EM الممتازة لديهم، MXene/ تظهر الهجينة قدرة جيدة على امتصاص موجات الكهرومغناطيسية (الشكل 3k-n). تم ضبط درجة حرارة التكلس بشكل مرن لتحسين الأداء، ويصل الحد الأدنى الأمثل لفقدان الانعكاس لأربعة عينات إلى و -10.7 ديسيبل، على التوالي. عرض نطاق الامتصاص الفعال لهم هو و 0.56 جيجاهرتز، على التوالي. MT-3 متفوق على العينات الأخرى لأنه يتمتع بتوافق أفضل في المعاوقة. كما هو موضح في الشكل S5، تغطي قيم توافق المعاوقة لـ MT-3 أكبر مساحة في النطاق من ، مما يشير إلى أن المزيد من موجات الكهرومغناطيسية يمكن أن تدخل المادة [34-36].

بالنظر إلى الخصائص النموذجية لاستجابة EM، فإنه من الممكن أن لها آفاق تطبيقية كبيرة في أجهزة EM للاتصالات اللاسلكية. لقد كانت ظهور هوائيات الميكروستريب باتش محفزًا لتقدم تكنولوجيا تكامل الميكروويف وابتكار طرق تصنيع جديدة. لقد أظهرت هذه الهوائيات إمكانيات كبيرة للتطبيقات في مجموعة من المجالات بما في ذلك الاتصالات الساتلية، والملاحة، والقياس عن بُعد، والتحكم عن بُعد، وتفجير الأسلحة، والأجهزة الطبية، والأجهزة القابلة للارتداء [37-39]. لتوضيح المزيد من إمكانيات تطبيق MXene/ في هذا المجال التكنولوجي، صممنا مفهومًا متعدد الوظائف مجموعة الهوائيات، التي تحقق بذكاء التكامل الوظيفي للتخفي الكهرومغناطيسي ونقل الإشارة (الشكل 4أ). بسبب الخصائص الكهرومغناطيسية الجوهرية لـ MXene/ الهجينة، يتم استقبال جزء من موجات الكهرومغناطيسية بواسطة الهوائي وتحويله إلى طاقة كهربائية. في الوقت نفسه، يتم استقبال جزء آخر من

ستتحول موجات الكهرومغناطيسية إلى طاقة حرارية. لذلك، لا تحقق الهوائي فقط نقل الإشارة، بل تتجنب أيضًا التلوث الناتج عن الموجات الكهرومغناطيسية المتبقية. يتكون هذا الصف من الهوائيات من ثلاثة مكونات متميزة، كل منها يساهم في التنسيق المتناغم لوظائفه المتعددة الأوجه. من الأعلى إلى الأسفل، تشمل هذه المكونات رقعة إشعاع نحاسية، و MXene/ ركيزة عازلة ولوحة تأريض نحاسية.

يحقق تعديل حجم مصفوفة الهوائيات وسمك الركيزة العازلة تحكمًا دقيقًا في نطاق تشغيل مصفوفة الهوائيات، كما هو موضح في الأشكال 4b وS6. عند استخدام MT-5 كركيزة، يمكن ضبط التردد الرنيني لمصفوفة الهوائيات بدقة على عدة
نطاقات التردد التي تغطي وأشرطة Ku. ومن الجدير بالذكر أن القيمة القصوى لفقدان العودة ( يتجاوز -10 ديسيبل في جميع هذه النطاقات، مما يدل على فعالية استقبال الإشارة من مصفوفة الهوائيات في النطاق الترددي المحدد [40]. على سبيل المثال، في نطاق Ku، يمكن تقليل القيمة إلى -63.2 ديسيبل بشكل ملحوظ عندما تكون سماكة الركيزة 0.7 مم فقط. هذه الخاصية الفريدة للعمل في نطاق تردد محدد مهمة لتطبيقات التخفي الكهرومغناطيسي. تعتبر التكوين الهيكلي والخصائص الكهرومغناطيسية للركيزة عوامل رئيسية في التحكم في أداء مصفوفة الهوائيات. يؤثر الاقتران الكهرومغناطيسي بين الركيزة والرقعة المشعة على خصائص الإشعاع واستجابة التردد لـ

الأخيرة. بالإضافة إلى ذلك، فإن سمك واستجابة المادة الأساسية لها تأثير كبير على معلمات مختلفة مثل تردد التشغيل، مطابقة المعاوقة، اتجاه الإشعاع، الكسب وعرض النطاق لمصفوفة الهوائي. يمكن ملاحظة أن خسارة العودة تتدهور عندما يبتعد سمك مادة MT-5 الأساسية عن 0.7 مم (الشكل 4c). مع زيادة سمك المادة الأساسية، تزداد مقاومة الهوائي، مما يؤدي إلى تدهور . على العكس، فإن الركيزة الأرق تؤدي إلى انخفاض المقاومة. بالإضافة إلى ذلك، فإن بناء شبكة التوصيل له تأثير أيضًا على الأداء. على سبيل المثال، قيمة هوائي MT-2 هي فقط -12.6 ديسيبل لسمك الركيزة 1.0 مم. يُعزى هذا الظاهرة إلى تحسين الأداء الداخلي.
شبكة التوصيل الخاصة بـ MT-2، والتي تؤدي إلى زيادة في انعكاس الموجات الكهرومغناطيسية. يمكن أن تؤثر الخصائص الكهرومغناطيسية للركيزة أيضًا على كسب مجموعة الهوائيات. تُظهر الأشكال 4d و S7 أن الحد الأقصى للكسب لجميع مجموعات الهوائيات الأربعة يزداد مع زيادة سمك الركيزة. على وجه الخصوص، يحقق هوائي MT-5 أعلى كسب بسبب خسارته العازلة المعتدلة. ومع ذلك، من الجدير بالذكر أنه بينما قد تؤدي الركائز العازلة ذات الخسارة الأعلى إلى تفاقم خسارة العودة وتقليل الكسب، فإنها في الوقت نفسه توسع عرض نطاق impedence. عندما تكون سماكة الركيزة 1.0 مم، يصل عرض نطاق المقاومة لهوائيات MT-3 و MT-2 إلى 6.0 جيجاهرتز، مما يغطي بشكل شامل كامل نطاق Ku (الشكل S8).

هذه الظاهرة مرتبطة بالتفاعل بين فقدان العزل المحسن وشبكة الموصلية المعززة. التأثير المشترك لهما يقلل من عامل الجودة للهوائي، والذي يرتبط سلبًا بعرض نطاق المقاومة [41]. باختصار، يمكن التحكم بدقة في الكسب وعرض النطاق في مصفوفات الهوائيات من خلال ضبط هيكل وخصائص المواد الأساسية. توفر الأشكال S9a-c، والفيلم S1 وS2 تصويرًا حيًا لتوزيع التيار السطحي على رقعة الإشعاع، وتوزيع المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي على المادة الأساسية. ينشأ التيار من المغذي ويتدفق على طول الحافة الضيقة للورقة النحاسية، مما يؤدي بعد ذلك إلى إنشاء توزيع قوي للتيار المتنقل بين الرقعة ولوحة التأريض.

تم استكشاف أداء مجموعة الهوائيات عند تعرضها للانحناء، حيث يتم تغطية النموذج بسطح أسطواني نصف قطره R. يتوافق انخفاض قيمة R مع زيادة في انحناء مجموعة الهوائيات، كما هو موضح في الشكل 4e. حتى في هذه الحالة المتوافقة، فإن تظهر مجموعة الهوائيات مستوى ثابت بشكل ملحوظ، كما هو موضح في الشكل 4f. مع زيادة درجة الانحناء، يتم تحويل التردد المركزي لهوائي MT-5 إلى تردد أقل وفي نفس الوقت يزداد مقدار الكسب (الشكل 4g). يوضح الشكل S9d-i أنه في حالة الانحناء، تزداد شدة التيار السطحي للهوائي، بينما يتغير المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي من توزيع موحد على الركيزة العازلة إلى توزيع مركز في مناطق معينة. وقد أدى ذلك إلى درجة معينة من تدهور خسارة العودة. إن الحساسية العالية لمجموعات الهوائيات تحت الانحناء والتشوه تمكنها من تعزيز الأجهزة القابلة للارتداء مع الاتصالات اللاسلكية، ونقل المعلومات، واستشعار التشوه، وأكثر من ذلك. بالإضافة إلى ذلك، فإن الخسارة العازلة المناسبة تعطي هذه الهوائيات ذات الكسب المنخفض نطاقًا توجيهيًا واسعًا مع تقليل الإشعاع على الجسم البشري.

مرشح تمرير نطاقي هو مكون إلكتروني يسمح لموجات الكهرومغناطيسية بالمرور ضمن نطاق تردد محدد بينما يمنع نقلها خارج النطاق المحدد. لها مجموعة واسعة من التطبيقات في مجالات مختلفة، بما في ذلك اتصالات الجيل الخامس، أنظمة المنازل الذكية، الإلكترونيات الطبية، إنترنت الأشياء، المراقبة الأمنية وإلكترونيات السيارات، كما هو موضح في الشكل 5a [42-44]. مرشح تمرير نطاقي عريض النطاق
يتم بناؤه استنادًا إلى الاستجابة الكهربائية الفائقة لمادة MXene/ تظهر الشكل S10 هيكل الفلتر، بما في ذلك طوبولوجيا خط نقل نحاسي على السطح العلوي، MXene/ ركيزة عازلة في المركز، ولوحة تأريض نحاسية على السطح السفلي. التخصيص الدقيق للاستجابة الكهرومغناطيسية لـ MXene/ أمر حاسم للتلاعب بأداء مرشحات النطاق الترددي. يوفر مرشح النطاق الترددي MT-5 أفضل أداء شامل، بما في ذلك خسارة عائدة عالية ( في نطاق التمرير)، فقدان إدخال منخفض ( حتى 1.82 ديسيبل)، نطاق تمرير واسع ( “، وتغطي تقريبًا كامل نطاقي S و C)، وقمع قوي خارج النطاق (53.4 ديسيبل) (الشكل 5ب). يمكن أن تُعزى هذه الخصائص الممتازة إلى الخسارة dielectrique المنخفضة لركيزة MT-5. ومع ذلك، فإن فلتر MT-4 ذو النطاق الترددي لديه تضعيف للطاقة يزيد عن بسبب موصلية أعلى وفقدان عازل، مما يؤدي إلى فقدان إدخال أكبر ) في الـ النطاق، الذي يمنع تشكيل نطاق تمرير فعال كما هو موضح في الشكل 5c. بالنسبة لمرشحات النطاق الترددي MT-3 و MT-2، فإن الشبكة الضيقة للتوصيل التي تشكلها MXene/ قلل معظم الموجات الكهرومغناطيسية، مما أدى إلى ضعف قوة الإشارة، كما هو موضح في الشكل 5d و e. يؤثر المادة وسمك الركيزة العازلة والرقعة المعدنية بشكل مشترك على خصائص الإشعاع وتطابق المعاوقة للمرشح. من بينها، يؤثر سمك الركيزة العازلة بشكل كبير على معلمة S للمرشح. سيؤدي زيادة السمك إلى تحريك التردد المركزي لنطاق التمرير قليلاً نحو الترددات المنخفضة، لأن السمك يؤثر على طور انتشار الموجات الميكروية. بالإضافة إلى ذلك، سيؤدي السمك المفرط إلى زيادة عامل الجودة، مما يقلل من عرض نطاق التمرير. ضمن نطاق مناسب، يمكن أن يؤدي زيادة السمك إلى تعزيز خسارة العودة ضمن نطاق التمرير، ولكن في نفس الوقت، ستكون خسارة الإدخال ضمن نطاق التوقف أيضًا أقل. لذلك، من أجل تحقيق أداء شامل جيد، من الضروري تنظيم السماحية وخسارة العزل وسمك الركيزة العازلة بشكل شامل.

يمكن أن تعكس توزيع التيار السطحي الأداء الديناميكي لمرشحات النطاق الترددي. يظهر توزيع التيار السطحي لمرشح النطاق الترددي MT-5 في نطاق المرور في الشكل 5f، مما يشير إلى أن التيارات تتركز بشكل رئيسي في طوبولوجيا خط النقل، مما يعني أن جزءًا كبيرًا من الطاقة الكهرومغناطيسية يمكن نقله بكفاءة من منفذ الإدخال إلى منفذ الإخراج. توضح الفيلم S3 بشكل حي التطور الديناميكي للتيارات السطحية في نطاق المرور. مع ارتفاع زاوية الطور، تنتشر الموجة المتنقلة من

المدخل إلى المخرج، مما يسهل حركة التيار السطحي من المدخل إلى المخرج. تؤكد هذه العملية الأداء الجدير بالثناء لمرشح MT-5 ذو النطاق الترددي. ومع ذلك، فإن كثافة التيار المنخفضة لمرشح MT-4 عند منفذ المخرج تعني أن بعض الطاقة الكهرومغناطيسية محجوبة (الشكل 5g). علاوة على ذلك، فإن مرشحي MT-3 وMT-2 لا يلاحظان وجود تيار عند منفذ المخرج، مما يشير إلى عدم تشكيل نطاق تمرير فعال (الشكل 5h، i).

تظهر الشكل 5j توزيع التيار الحالي لمرشح MT-5 ذو النطاق الترددي في نطاق التوقف. يتم توزيع التيار بشكل رئيسي بالقرب من منفذ الإدخال، مما يشير إلى أن النقل
يتم قمع الطاقة الكهرومغناطيسية بشكل فعال. تظهر الديناميات الدورية للتيار في نطاق المقاومة في الفيلم S4، حيث تواجه الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من مصدر الإشارة عوائق عند منفذ الإدخال وتنعكس. ثم يتم تراكب هذه الموجات المنعكسة على الموجات الكهرومغناطيسية الساقطة المتعاقبة، مما يولد موجات ثابتة ويتسبب في تراكم التيار بالقرب من منفذ الإدخال. مع نتائج فقدان الإدخال وفقدان العودة، يمكن تأكيد الأداء الممتاز لمرشح MT-5 ذو النطاق الترددي في قمع الطاقة الكهرومغناطيسية في نطاق التوقف بشكل أكبر. على العكس من ذلك، ينتقل تيار مرشحات MT-2 وMT-3 وMT-4 تدريجياً نحو طوبولوجيا خط النقل، مما يشير إلى
تأثير حجب ضعيف على طاقة EM (الشكل 5k-m). باختصار، فإن ضبط الشبكة الموصلة واسترخاء الاستقطاب من خلال تغيير درجة حرارة التكلس يمكّن من تخصيص استجابة EM لـ MXene/ التي يمكنها ضبط أداء مرشحات النطاق الترددي.

في المجال العسكري، ومع مواجهة أنظمة مراقبة الكهرومغناطيسية المعقدة والمتطورة بشكل متزايد، أصبحت تقنية التخفي متعددة الأطياف محورًا رئيسيًا للبحث كإجراء مضاد، حيث توفر درجة عالية من السرية للعمليات العسكرية، كما هو موضح في الشكل 6a. في هذا السياق، أصبح من الضروري تقليل خصائص الإشعاع تحت الأحمر للهدف من خلال تطوير مواد التخفي تحت الحمراء لتفادي تحديد الموقع والتتبع وتوجيه الهجمات بواسطة الكاشفات [45، 46]. لتقييم التطبيقات المحتملة لـ MXene/ تم بناء جهاز تخفي مبتكر بنمط الأشعة تحت الحمراء في مجال التخفي بالأشعة تحت الحمراء، كما هو موضح في الشكل S11. يتكون وحدة جهاز التخفي من وحدة رنانة مصنوعة من النحاس، و MXene ذات خسارة. طبقة عازلة هجينة، وواجهة خلفية معدنية من النحاس. المبدأ العامل هو أن الموجة الكهرومغناطيسية الساقطة على الهيكل تحفز التيار العكسي في طبقتين من الألواح المعدنية، مما يؤدي إلى تفاعل بين المجال الكهربائي المستحث والمجال الكهربائي الخارجي لإنتاج مجال مغناطيسي مستحث. عند اقترانه مع مجال مغناطيسي خارجي، يتم توليد استجابة رنانة لموجات الكهرومغناطيسية. لذلك، يمكن تعديل درجة التوافق بين المجال المغناطيسي المستحث والمجال المغناطيسي الخارجي من خلال تصميم مادة الطبقة العازلة، مما يؤدي إلى تعديل أداء التمويه بالأشعة تحت الحمراء للمادة.

استجابة EM لـ MXene/ يتم تخصيصه بشكل مرن من خلال هندسة إعادة البناء الذري في الموقع، يمكن التحكم بدقة في أداء أجهزة التمويه بالأشعة تحت الحمراء. توضح الأشكال 6ب-هـ منحنيات أداء جهاز التمويه بالأشعة تحت الحمراء، والتي تكشف عن العلاقة بين الأداء والخصائص العازلة. على وجه التحديد، فإن معدل الامتصاص مرتبط سلبًا بدرجة حرارة التكلس. من بينها، يظهر MT-5 أفضل أداء للتمويه بالأشعة تحت الحمراء، بمعدل امتصاص أقل من 0.2 على مدى ، حد أدنى من الانبعاثية يبلغ فقط 0.027، ومتوسط انبعاثية منخفض يصل إلى 0.08 (الشكل 6e والجدول S2). يمكن تتبع هذه الظاهرة إلى حقيقة أنه عندما تكون درجة حرارة التكليس ، الـ و
يقلل من المادة بشكل ملحوظ مقارنةً بالعناصر الأخرى، ويقلل من درجة تطابق الطبقة العازلة مع المجال المغناطيسي الخارجي، مما يزيد من تأثير الانعكاس الحراري ويقلل بشكل فعال من انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية. تظهر نتائج التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء في الشكل 6f، والتي توضح بشكل بديهي أن لون المنطقة المغطاة يختلف بشكل ملحوظ عن المحيط في درجات حرارة محيطة مختلفة. و )، مما يؤكد بقوة كفاءة قمع الإشعاع الحراري للعينة. درجة الحرارة فوق العينة هي بعد وضعه على منصة التسخين عند درجة حرارة محيطة من مما يعني أن الأداء الممتاز في التخفي بالأشعة تحت الحمراء يمكن أن يُحافظ عليه في درجات حرارة عالية (الشكل 6g).

تظهر الأشكال S12a-d العلاقة بين درجة حرارة التكليس وقدرة كبح الإشعاع الحراري عند نفس درجة الحرارة المحيطة. لوحظ أن درجة حرارة سطح العينة انخفضت بشكل ملحوظ مع زيادة درجة حرارة التكليس. ومن الجدير بالذكر أن MT-5 يظهر أكبر انخفاض في فرق درجة الحرارة، مما يشير إلى أن MT-5 لديه قدرة أفضل على كبح الإشعاع الحراري مقارنة بالعينات الأخرى. تُظهر الصور الحرارية تحت الحمراء لـ MT-5 الملتقطة كل دقيقتين (من 1 إلى 7 دقائق) في الشكل S12eh. بالمقارنة مع اللون المحيط، فإن لون MT-5 أكثر إشراقًا، مما يؤكد بشكل أكبر على إمكانيات التخفي الحراري تحت الأشعة تحت الحمراء لـ MT-5. كما يتضح بوضوح، فإن التخفي تحت الأشعة تحت الحمراء يعتمد على الأداء الكهربائي المتميز لـ MXene/ لها إمكانيات تطبيق هائلة في مجالات إدارة الحرارة الدقيقة، والتمويه الحراري، والإشعاع الحراري الانتقائي.

في الوقت نفسه، الاستفادة من هندسة إعادة البناء الذري في الموقع، MXene/ تظهر قدرة ممتازة على امتصاص الضوء المرئي. كما هو موضح في الشكل 6h وi والجدول S3، تظهر جميع العينات قمم امتصاص فعالة في منطقة الضوء المرئي، وتُصنف معدلات امتصاص الضوء المرئي المتوسطة على النحو التالي: MT-5 (78.2%) > MT-4 ( ) > MT-3 ( ) > MT-2 ( يمكن أن يُعزى ذلك إلى زيادة درجات حرارة الكلسنة، مما يزيد من كمية التحول في الموقع. ، مما يزيد من عدد المواقع النشطة ضوئيًا، مما يعزز قدرة المادة على التقاط الضوء. عندما يسقط الضوء على سطح المادة، فإن طاقة الفوتون تثير الإلكترونات الداخلية للمادة، مما يدفع نطاقها التكافؤي للانتقال إلى نطاق التوصيل، ويحفز توليد التيار الضوئي تحت تأثير جهد مطبق. الشكل يظهر كثافة التيار الحالية لمحلول 1 M KOH عند انحياز ثابت قدره 0.3 فولت، حيث MXene/

يتم تسجيله كقطب كهربائي مع قطب كهربائي من ورقة بلاتين و القطب المرجعي. تظهر العينات استجابة قابلة للتكرار لفترة التبديل للإشعاع الضوئي المرئي. كما هو موضح في الشكل 6j، خلال الفترة الأولية من 0-25 ثانية بدون إشعاع ضوئي، لم يُلاحظ أي تغيير دوري في التيار في القطب العامل. عند بدء الإشعاع الضوئي الدوري، أظهر كثافة التيار لجميع العينات تغييرًا دوريًا، مما يشير إلى أن MXene/ الهجين حساس للضوء [47، 48]. والأهم من ذلك، أن القطب الكهربائي العامل MT-5 يظهر تغيرًا أكبر في سعة كثافة التيار مقارنةً بالعينات الأخرى طوال الدورة (الشكل 6j-m)، مما يشير إلى أن MT-5 يمكن استخدامه في بناء امتصاص الضوء المرئي.
الأجهزة. باختصار، استجابة الطيف المتعدد للموجات الكهرومغناطيسية يتم تحقيق ذلك من خلال استخدام هندسة إعادة بناء ذرية في الموقع، مما يحقق التخفي متعدد الطيف، ويعزز آفاق تطبيقه المحتملة في التمويه، والاتصالات الإلكترونية، والدفاع العسكري، وغيرها من المجالات.

في الختام، تُزرع الجسيمات النانوية في MXene من خلال هندسة إعادة البناء الذري في الموقع لتعديل فقد التوصيل واسترخاء الاستقطاب. ممتاز

خصائص استجابة EM تمنح MXene/ الهجينة ذات القدرة المواتية على التخفي متعدد الأطياف، بما في ذلك جيجاهرتز، والأشعة تحت الحمراء، والضوء المرئي. في نطاق جيجاهرتز، يمكن أن يصل مستوى الانعكاس الأمثل إلى -44.7 ديسيبل، ويمكن التحكم في أداء الامتصاص من خلال درجات حرارة التكلس المختلفة. في نطاق الأشعة تحت الحمراء، تكون درجة حرارة سطح MXene/ فقط بعد التسخين على لوحة ساخنة عند في نطاق الضوء المرئي، يتمتع العينة بمعدل امتصاص ضوئي قدره بشكل ملحوظ، استنادًا إلى خصائص الاستجابة متعددة الطيف للعينات، تم تصميم ثلاثة أجهزة كهرومغناطيسية، بما في ذلك مصفوفة هوائيات لتحقيق الاستجابة متعددة الترددات في نطاقات S وC وX وKu، وفلتر تمرير نطاقي عريض بتردد تمرير واسع يبلغ 5.44 جيجاهرتز، وجهاز تخفي بالأشعة تحت الحمراء بمتوسط انبعاثية منخفضة تصل إلى 0.08. ستضع هذه العمل أساسًا قويًا لأبحاث المواد والأجهزة الوظيفية الكهرومغناطيسية في طيف ترددات متعددة وتوفر استراتيجية فريدة لتعزيز بناء المعلومات في المستقبل.

الشكر والتقدير تم دعم هذا العمل ماليًا من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (أرقام المنح: 52373280، 52177014، 51977009، 52273257).

تعارض المصالح يعلن المؤلفون عدم وجود تعارض في المصالح. ليس لديهم أي مصالح مالية متنافسة معروفة أو علاقات شخصية قد تبدو أنها تؤثر على العمل المبلغ عنه في هذه الورقة.

الوصول المفتوح هذه المقالة مرخصة بموجب رخصة المشاع الإبداعي النسب 4.0 الدولية، التي تسمح بالاستخدام والمشاركة والتكيف والتوزيع وإعادة الإنتاج بأي وسيلة أو صيغة، طالما أنك تعطي الائتمان المناسب للمؤلفين الأصليين والمصدر، وتوفر رابطًا لرخصة المشاع الإبداعي، وتوضح إذا ما تم إجراء تغييرات. الصور أو المواد الأخرى من طرف ثالث في هذه المقالة مشمولة في رخصة المشاع الإبداعي الخاصة بالمقالة، ما لم يُشار إلى خلاف ذلك في سطر الائتمان للمواد. إذا لم تكن المادة مشمولة في رخصة المشاع الإبداعي الخاصة بالمقالة وكان استخدامك المقصود غير مسموح به بموجب اللوائح القانونية أو يتجاوز الاستخدام المسموح به، فسيتعين عليك الحصول على إذن مباشرة من صاحب حقوق الطبع والنشر. لعرض نسخة من هذه الرخصة، قم بزيارةhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

معلومات إضافية النسخة الإلكترونية تحتوي على مواد إضافية متاحة علىhttps://doi.org/10.1007/س40820-024-01391-8.

69, 1004-1008 (2022). https://doi.org/10.1109/TCSII.2021. 3122254
45. W. Gu, J. Sheng, Q. Huang, G. Wang, J. Chen et al., Environmentally friendly and multifunctional shaddock peel-based carbon aerogel for thermal-insulation and microwave absorption. Nano-Micro Lett. 13, 102 (2021). https://doi.org/10. 1007/s40820-021-00635-1
46. Y. Wu, Y. Zhao, M. Zhou, S. Tan, R. Peymanfar et al., Ultrabroad microwave absorption ability and infrared stealth property of nano-micro CuS@rGO lightweight aerogels. Nano-Micro Lett. 14, 171 (2022). https://doi.org/10.1007/ s40820-022-00906-5
47. H. Yang, J. Zhou, Z. Duan, X. Liu, B. Deng et al., Amorphous beats P25 in visible light photo-catalytic performance due to both total-internal-reflection boosted solar photothermal conversion and negative temperature coefficient of the forbidden bandwidth. Appl. Catal. B Environ. 310, 121299 (2022). https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121299
48. W. Jiao, L. Zhang, R. Yang, J. Ning, L. Xiao et al., Synthesis of monolayer carbon-coated as visible-light-responsive photocatalysts. Appl. Mater. Today 27, 101498 (2022). https:// doi.org/10.1016/j.apmt.2022.101498

Cite as
Nano-Micro Lett.
(2024) 16:173

Received: 24 January 2024
Accepted: 13 March 2024
Published online: 15 April 2024
© The Author(s) 2024

ABSTRACT With the diversified development of big data, detection and precision guidance technologies, electromagnetic (EM) functional materials and devices serving multiple spectrums have become a hot topic. Exploring the multispectral response of materials is a challenging and meaningful scientific question. In this study, MXene/ hybrids with tunable conduction loss and polarization relaxation are fabricated by in situ atomic reconstruc-

tion engineering. More importantly, MXene/ hybrids exhibit adjustable spectral responses in the GHz , infrared and visible spectrums, and several EM devices are constructed based on this. An antenna array provides excellent EM energy harvesting in multiple microwave bands, with up to -63.2 dB , and can be tuned by the degree of bending. An ultra-wideband bandpass filter realizes a passband of about 5.4 GHz and effectively suppresses the transmission of EM signals in the stopband. An infrared stealth device has an emissivity of less than 0.2 in the infrared spectrum at wavelengths of . This work can provide new inspiration for the design and development of multifunctional, multi-spectrum EM devices.

KEYWORDS Graphene-like MXene hybrids; Multi-spectral response; Multi-function antenna; Ultra-wideband bandpass filter; Electromagnetic device

The booming development of artificial intelligence, big data, Internet of Things (IoTs) and other emerging science and technology industries has opened up a new epoch in human society in terms of intelligent life, information interaction and digital economy, and has also given electromagnetic (EM) functional materials and devices a new mission [1-4]. In this context, developing EM functional materials with efficient and broadband has become a hot research topic to protect human from EM radiation [5-8]. EM devices based on EM functional materials are the core components to realize the interconnection of everything and the convergence of data, and their research and development has now reached the most critical stage. In recent years, researchers have developed diverse EM devices in areas such as health monitoring, electronic communications and energy conversion, proving their unlimited application potential [9-12]. For example, using the excellent EM response properties of organic-inorganic hybrid perovskite microcrystals, Yan et al. [13] designed ultra-wideband bandpass filters with a passband up to nearly 8 GHz , which are capable of achieving high-quality transmission of EM wave signals in specific frequency bands. Zhao’s group assembled microwave-driven robots based on the microwave thermal effect, which can achieve controlled motion in a microwave environment [14]. The emergence of EM devices has given a strong impetus to cross-disciplinary development and has created the conditions for innovation in industry and manufacturing.

The research of EM devices is still in its infancy, and there are a lot of difficulties that need to be overcome and broken through by continuous researchers. EM functional materials, as the core of EM devices, have a decisive influence on the performance of the devices by their EM response characteristics. The modulation of the EM response relies on delicate preparation methods and fine structural tailoring on the micro-nano-scale [15-17]. However, many current works related to EM devices have neglected the role of material microstructure in regulating device performance, which is not conducive to performance optimization. More importantly, with the diversification of military investigation technology and the demand for practical applications, devices operating in a single frequency band are difficult to cope with multispectral detection methods, such as microwave, infrared light and visible-light detection. Therefore,
the development of EM devices covering multiple spectrums is of strategic importance. However, it is a challenging scientific problem to realize compatible stealth based on the multispectral response of materials since the operating mechanisms and modes are different in each spectrum.

Two-dimensional (2D) transition metal carbides or nitrides (MXenes) have tunable electronic and dielectric properties due to their excellent conductivity, abundant surface functional groups and modifiable surfaces [18, 19]. This makes it a powerful candidate for the preparation of EM devices. Gogotsi’s group prepared MXene patch antennas with high power radiation by pray coating from aqueous solution [20]. The antenna performance is comparable to copper patch antennas, demonstrating enormous potential in 5G applications. Li’s group constructed chemiresistive-type gas sensor using MXene/ heterostructure, which exhibits great response and selectivity to at room temperature [21]. Unfortunately, the current works still have limitations in terms of microstructure tailoring, multifunctional application and multispectral response.

Herein, we prepared hybrids with tailored EM response by different calcination temperatures. The hybrids show multispectral stealth capability in GHz , infrared and visible spectrums. At GHz , the sample possesses an optimum reflection loss (RL) of -44.7 dB at GHz ; at infrared band, the surface temperature of the sample is maintained at under heating on a hot plate; at visible-light band, the visible-light absorption rate can reach . In addition, based on the multispectral response characteristics of MXene/ hybrids, several EM devices have been designed, including frequency-selective response antenna arrays, ultrawideband bandpass (UWB) filters and low emissivity infrared stealth devices. The key parameters of the three devices are of the same order of magnitude or even better than those of the same type of EM devices previously reported (Table S1). This work is able to demonstrate the potential of MXene/ hybrid-based EM devices for applications in EM protection, wireless communication and information transmission.

powder ( 300 mesh) was purchased from Shandong Xiyan New Material Technology Co., Ltd. LiF was supplied
by Shanghai Macklin Technology Ltd. Hydrochloric acid ( ) was obtained from Beijing Chemical Plant. All reagents were of analytical grade and used without further purification.

Firstly, 0.5 g of ( 300 mesh ) was added gradually to a mixture of 10 mL 9 M HCl and 0.5 g LiF and stirred at for 48 h . Then, the product was washed repeatedly with deionized water until . The precipitate was then centrifuged at 3500 rpm for 10 min , and the resulting supernatant was centrifuged at 7000 rpm for 10 min . The finally obtained supernatant nanosheets colloidal solution) was freeze-dried to obtain MXene nanosheets. Finally, the nanosheets were subjected to calcination treatment at and for 2 h in an argon atmosphere at a heating rate of , corresponding to the sample names MT-2, MT-3, MT-4 and MT-5.

The composition and crystal structure of the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) on X ‘Pert PRO system with a radiation source. Transmission electron microscopy (TEM) and high-resolution TEM (HRTEM) images were obtained by JEM-2100TEM system. The scanning electron microscopy (SEM) images were identified on Hitachi S-4800. Atomic force microscopy (AFM) images were obtained on a Veeco Dimension Fast Scan system. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis was carried using an X-ray photoelectron spectrometer (PHI Quantera). The optoelectronic properties were characterized by UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy. The photocurrent density curve of the sample was recorded under the cooperative effect of an electrochemical workstation ( CHI 660 e ) and a periodic visible-light irradiator. The EM parameters were measured on a vector network (VNA, Anritsu 37269D). Typically, the samples were mixed with paraffin in a mass ratio of 3:7 and were pressed into a toroidal shape ( ) with thicknesses of for measurement.

The schematic of in situ atomic reconstruction engineering for the preparation of MXene/ hybrids is shown in Fig. 1a. MAX undergoes etching with lithium fluoride and dilute hydrochloric acid, transforming into monolayer MXene and forming a large number of oxygen-containing functional groups on their surface. During the calcination process, these functional groups act as confine sites, promoting the transformation of Ti atoms into nanoclusters [22]. The limited oxygen atoms in MXenes cause nanoclusters to stop growing after reaching a certain scale, thus avoiding excessive aggregation of . The morphology of MXene/ hybrids can be tailored by the calcination temperatures. With the increase of calcination temperature, Ti atoms are thermally activated and the reaction rate increases, resulting in an increased coupling probability between Ti atoms and oxygen-containing functional groups. As shown in Fig. 1b-e, this leads the number of nanoclusters on the surface of MXene increasing, indicating the regulatory effect of temperature on crystal growth. EDS mapping images of , and C elements demonstrate the uniform distribution of nanoclusters on the MXene surface (Fig. 1f). The evolution of MXene/ hybrid structure is further characterized by XRD (Fig. S1a). In addition to the characteristic peaks of MXene located at and , the characteristic peaks of rutile-phase are also present in the hybrids, and the intensity of the peaks increase with the calcination temperature, implying better crystallinity of and stronger oxidation of MXene [23].

The surface elemental composition of the MXene/ hybrids was explored by XPS. In the survey XPS spectra, the MXene/ hybrids contain and F elements, implying the presence of O -containing groups and F-containing groups in the MXene/ hybrids after etching and calcination process (Fig. S1b). The high-resolution XPS narrow spectra of and O elements are shown in Fig. S1c-e. The high-resolution Ti XPS spectra can be fitted to six peaks, of which those located at ) and are attributed to , demonstrating the formation of (Fig. S1c) [24]. The peaks at 454.7 and 461.1 eV are due to , and the peaks at 457.3

and 462.7 eV are due to [25]. The four peaks located at and 288.4 eV in the high-resolution C1 s XPS spectra correspond to the C-Ti-Tx, C=C, C-O and , respectively (Fig. S1d) [26]. The peaks located at 530.1 and 532.1 eV in the high-resolution O 1 s XPS spectra can be attributed to and -OH , respectively (Fig. S1e) [27]. The above results further confirm the presence of on the surface of MXene.

TEM was used to further reveal the microstructure of the MXene/ hybrids. The MXene nanosheets exhibit an ultrathin multilayer structure, and the selected area diffraction (SAED) image in the insert indicates that MXene belongs to the hexagonal crystal system (Fig. 2a, b). After the calcination treatment, nanoclusters with the particle size between 60 and 115 nm are uniformly distributed on the surface of MXene, and the number increases with
rising temperature (Figs. 2c-f and S2). The high-resolution TEM (HRTEM) image of MXene/ hybrids shows that the lattice spacings of the two phases are 0.26 and 0.32 nm , corresponding to the (0110) crystal plane of MXene and the (110) crystal plane of , respectively (Fig. ). In
addition, the presence of irregular lattice stripes indicates a large number of structural defects in the MXene/ hybrids. Meanwhile, the introduction of nanoclusters promotes the formation of interfaces, including interfaces between nanoclusters and between nanoclusters

and MXene (Fig. 2j-1). The existence of defects and interfaces demonstrates the effectiveness of in situ atomic reconstruction engineering for tailoring MXene microstructures, enhancing the EM response characteristics of MXene/ hybrids. The scale of the hybrids was characterized by AFM (Fig. ). In Fig. 2 m , the two-phase structure of the hybrids is well defined, and the edge sites of MXene are exposed in regions I and II. The monolayer height of the bilayered MXene is about 2.45 nm , which is close to what was previously reported (Fig. 2n) [28]. In addition, the size of nanoclusters at different regions is detected. As shown in Fig. 2q, r, the nanoclusters in region I are 5 nm in height and in width, and the nanoclusters in region III are more well-crystallized, in height and in width. The construction of micronanostructures by combining nanoclusters of different sizes with MXene is beneficial for achieving superior EM functions.

The EM response characteristics of MXene/ hybrids are explored by complex permittivity (Fig. 3a-d). With incremental frequency, the real permittivity ( ) first decreases and then tends to level off. In addition, the decreases as the calcination temperature increases. The imaginary permittivity ( ) reflects the absorption capacity of the material to EM waves, which is dominated by conduction loss ( ) and polarization relaxation loss [29]. The values are lower when the calcination temperature is higher, which means that the generation of will disrupt the electron transport channel on the surface of MXene, reducing the conductivity (Fig. S3a, b) [30]. The ” curves of all samples have multiple fluctuation peaks, indicating the presence of multiple polarization relaxation (Fig. S3c). To further investigate polarization relaxation, the Cole-Cole plots of MT-3 are plotted. According to Debye’s theory, semicircles in the Cole-Cole plots indicate occurring polarization relaxations in the materials [31]. As shown in Figs. 3e-h and S4, semicircles can be observed at the frequencies of 2.36, 4.56, and 17.52 GHz , indicating the presence of multiple relaxation mechanisms in MT-3 caused by functional groups, defects and interfaces (the inserts in Fig. 3e-h). MXenes produce functional groups and defects during etching and calcination, and their asymmetric charge density
distribution forms dipoles, whose rotation lags behind the changes in the alternating EM field, resulting in the attenuation of EM waves [32]. In addition to this, interface polarization can be formed between interfaces within the material, which also contributes to the relaxation loss. As shown in Fig. 3i, j, the electric field is not uniform at the interface between nanoclusters, nor at the interface between nanocluster and MXene nanosheets. The difference in charge capacity between the two sides of the interface creates interface dipoles, resulting in fluctuations in ” [33]. In summary, in situ atomic reconstruction engineering effectively regulates the EM response of MXenes.

Based on their excellent EM response characteristics, MXene/ hybrids exhibit good EM wave absorption ability (Fig. 3k-n). The calcination temperature flexibly adjusted the performance and the optimal RL for the four samples reaches and -10.7 dB , respectively. Their effective absorption bandwidths are and 0.56 GHz , respectively. MT-3 is superior to other samples because it has better impedance matching. As shown in Fig. S5, the impedance matching values of MT-3 cover the maximum area in the range of , indicating that more EM waves can enter the material [34-36].

Considering the typical EM response characteristics, it is conceivable that has significant application prospects in EM devices for wireless communications. The emergence of microstrip patch antennas has been a catalyst for advancing microwave integration technology and pioneering new fabrication methods. These antennas have shown great potential for applications in a range of fields including satellite communications, navigation, telemetry, remote control, weapon fusing, medical devices and wearable devices [37-39]. To further exemplify the potential application of MXene/ in this technology area, we designed a conceptualized multifunctional antenna array, which cleverly achieves the functional integration of EM stealth and signal transmission (Fig. 4a). Due to the intrinsic EM characteristics of MXene/ hybrids, a portion of the EM waves are received by the antenna and converted into electrical energy. Meanwhile, another portion of

EM waves will be converted into thermal energy. Therefore, the antenna not only achieves signal transmission, but also avoids pollution caused by residual EM waves. This antenna array consists of three distinct components, each contributing to the harmonious coordination of its multifaceted functions. From top to bottom, these components include a copper radiating patch, a MXene/ dielectric substrate and a copper grounding plate.

The adjustment of the antenna array size and dielectric substrate thickness achieves precise control of the antenna array operating band, as shown in Figs. 4b and S6. When MT-5 is employed as the substrate, the resonant frequency of the antenna array can be precisely tuned to multiple
frequency bands covering the and Ku bands. Notably, the peak value of the return loss ( ) exceeds – 10 dB in all these bands, thus demonstrating the effective signal reception of the antenna array in the specified frequency range [40]. For example, in the Ku band, the value can be minimized to a remarkable -63.2 dB when the substrate thickness is only 0.7 mm . This unique characteristic of operating in a specific frequency range is important for EM stealth applications. The structural configuration and EM characteristics of the substrate are key factors in manipulating the performance of the antenna array. The EM coupling between the substrate and the radiating patch has an impact on the radiation characteristics and frequency response of

the latter. In addition, the thickness and EM response of the substrate have a significant effect on various parameters such as operating frequency, impedance matching, radiation direction, gain and bandwidth of the antenna array. It can be seen that the return loss deteriorates when the thickness of the MT-5 substrate is away from 0.7 mm (Fig. 4c). As the substrate thickens, the impedance of the antenna increases, leading to deterioration of . Conversely, a thinner substrate results in lower impedance. In addition, the construction of the conduction network also has an impact on the performance. For example, the value of the MT-2 antenna is only -12.6 dB for a substrate thickness of 1.0 mm . This phenomenon is attributed to the improvement of the internal
conduction network of MT-2, which leads to an increase in the reflection of EM waves. The EM properties of the substrate can also have an effect on the gain of the antenna array. Figures 4d and S7 show that the maximum gain of all four antenna arrays increases as the substrate thickness increases. In particular, the MT-5 antenna achieves the highest gain due to its moderate dielectric loss. However, it is worth noting that while higher loss dielectric substrates may worsen return loss and reduce gain, they simultaneously widen the impedance bandwidth ( ). When the substrate thickness is 1.0 mm , the impedance bandwidth of the MT-3 and MT-2 antennas reaches an impressive 6.0 GHz , which comprehensively covers the entire Ku band (Fig. S8).

This phenomenon is related to the interaction between the improved dielectric loss and the enhanced conductivity network. The combined effect of the two reduces the quality factor of the antenna, which is negatively correlated with the impedance bandwidth [41]. In summary, the , gain, and bandwidth in antenna arrays can be precisely controlled by adjusting the structure and EM characteristics of the substrates. Figure S9a-c, Movie S1 and S2 provide vivid depictions of the surface current distribution on the radiation patch, the E-field and the H-field distribution on the substrate. The current emanates from the feeder and flows along the narrow edge of the copper sheet, subsequently creating a strong displacement current distribution between the patch and the grounding plate.

The performance of the antenna array when subjected to bending was explored, where the model is covered with a cylindrical surface of radius R . A decrease in the value of R corresponds to an increase in the curvature of the antenna array, as shown in Fig. 4e. Even in this conformal state, the of the antenna array exhibits a commendably stable level, as shown in Fig. 4f. Along with the increase in degree of bending, the center frequency of the MT-5 antenna is shifted to a lower frequency and at the same time the increment of gain increases (Fig. 4g). Figure S9d-i shows that in a bent state, the surface current intensity of the antenna increases, while the E-field and H-field change from uniform distribution on the dielectric substrate to concentrated distribution in certain areas. This has led to a certain degree of deterioration in the return loss. The high sensitivity of antenna arrays under bending and deformation enables them to empower wearable devices with wireless communication, information transfer, deformation sensing, and more. In addition, proper dielectric loss gives these low gain antennas a wide directional range while minimizing radiation to the human body.

A bandpass filter is an electronic component that allows EM waves to pass within a specific frequency band while preventing their transmission outside the specified range. They have a wide range of applications in different fields, including 5G communications, smart home systems, medical electronics, IoTs, security monitoring and automotive electronics, as shown in Fig. 5a [42-44]. A UWB bandpass filter
is constructed based on the superior EM response of MXene/ . Figure S10 shows the structure of the filter, including a copper transmission line topology on the upper surface, a MXene/ dielectric substrate in the center, and a copper grounding plate on the lower surface. Accurate tailoring of the EM response of MXene/ is critical for manipulating the performance of bandpass filters. The MT-5 bandpass filter offers the best overall performance, including high return loss ( in the passband), low insertion loss ( , up to 1.82 dB ), a wide passband ( , and covering virtually the entire S and C bands), and strong suppression outside the band ( 53.4 dB ) (Fig. 5b). These excellent properties can be attributed to the low dielectric loss of the MT-5 substrate. However, the MT-4 bandpass filter has a power attenuation of more than due to its higher conductivity and dielectric loss, resulting in a larger insertion loss ( ) in the range, which prevents the formation of an effective passband as shown in Fig. 5c. For the MT-3 and MT-2 bandpass filters, the tight conductivity network formed by MXene/ attenuated most of the EM waves, resulting in the weakening of the signal strength, as shown in Fig. 5d, e. The material, thickness of the dielectric substrate and metal patch jointly affect the radiation characteristics and impedance matching of the filter. Among them, the thickness of the dielectric substrate has a significant impact on the S-parameter of the filter. An increase in thickness will cause the center frequency of the passband to shift slightly toward lower frequencies, because the thickness affects the phase of microwave propagation. In addition, excessive thickness will increase the quality factor, thereby reducing the passband bandwidth. Within an appropriate range, increasing the thickness can enhance the return loss within the passband, but at the same time, the insertion loss within the stopband will also be smaller. Therefore, in order to achieve good overall performance, it is necessary to comprehensively regulate the permittivity, dielectric loss and thickness of the dielectric substrate.

The surface current distribution can reflect dynamic performance of bandpass filters. The surface current distribution of the MT-5 bandpass filter in the passband is shown in Fig. 5f, indicating that the currents are mainly concentrated in the transmission-line topology, which implies that a large portion of the EM energy can be efficiently moved from the input port to the output port. Movie S3 vividly depicts the dynamic evolution of the surface currents in the passband. As the phase angle rises, the traveling wave propagates from

the input to the output, facilitating the movement of the surface current from the input to the output. This process confirms the commendable performance of the MT-5 bandpass filter in the passband. However, the reduced current density of the MT-4 filter at the output port means that some of the EM energy is blocked (Fig. 5g). Moreover, the MT-3 and MT-2 filters do not observe the presence of current at the output port, indicating that no effective passband is formed (Fig. 5h, i).

Figure 5j depicts the current distribution of the MT-5 bandpass filter in the stopband. The current is mainly distributed near the input port, indicating that the transmission
of EM energy is effectively suppressed. The periodic dynamics of the current in the resistance band is shown in Movie S4, in which EM waves emitted by a signal source encounter obstructions at the input port and are reflected. These reflected waves are then superimposed on successive incident EM waves, generating standing waves and causing current to accumulate near the input port. Combined with the results of insertion loss and return loss, the excellent performance of the MT-5 bandpass filter in suppressing the EM energy in the stopband can be further confirmed. On the contrary, the current of MT-2, MT-3, and MT-4 filters gradually migrates towards the transmission-line topology, indicating
poor blocking effect on the EM energy (Fig. 5k-m). In summary, the tuning of the conductive network and polarization relaxation by varying the calcination temperature enables the precise tailoring of the EM response of MXene/ , which can adjust the performance of the bandpass filters.

In the military domain, faced with increasingly complex and sophisticated EM monitoring systems, multispectral stealth technology has become a key focus of research as a countermeasure, providing a high degree of secrecy for military operations, as shown in Fig. 6a. Against this backdrop, it has become crucial to reduce the infrared radiation characteristics of the target through the development of infrared stealth materials to evade locating, tracking and guiding attacks by detectors [45, 46]. To evaluate the potential applications of MXene/ hybrids in the field of infrared stealth, an innovative patterned infrared stealth device is constructed, as shown in Fig. S11. The stealth device unit consists of a copper metal resonant unit, a lossy MXene/ hybrids dielectric layer, and a copper metal backplate. The working principle is that the EM wave incident on the structure triggers the reverse current in the two layers of metal plates, which induces the interaction between the induced electric field and the external electric field to produce an induced magnetic field. When coupled with an external magnetic field, a resonant response of EM waves is generated. Therefore, the degree of matching between the induced magnetic field and the external magnetic field can be adjusted through the material design of the dielectric layer, thereby modulating the infrared stealth performance of the material.

The EM response of MXene/ is flexibly customized by in situ atomic reconstruction engineering, the performance of infrared cloaking devices can be accurately controlled. Figure 6b-e shows the performance curves of the infrared stealth device, which reveals the relationship of the performance on dielectric characteristics. Specifically, the absorption rate is negatively correlated with the calcination temperature. Among them, MT-5 shows the best infrared stealth performance, with an absorption rate of less than 0.2 over a range of , a minimum emissivity of only 0.027, and an average emissivity as low as 0.08 (Fig. 6e and Table S2). This phenomenon can be traced to the fact that when the calcination temperature is , the and
of the material decreases significantly compared to the other samples, and the matching degree of the dielectric layer to the external magnetic field decreases, which increases the thermal reflection effect and effectively attenuates the EM wave emission. The infrared thermal imaging results are shown in Fig. 6f, which intuitively shows that the color of the covered area is significantly different from the surroundings at different ambient temperatures ( and ), strongly confirming the effective suppression of thermal radiation of the sample. The temperature above the sample is after being placed on the heating platform at an ambient temperature of , meaning that the excellent infrared stealth performance can be maintained at high temperatures (Fig. 6g).

Figure S12a-d shows the relationship of calcination temperature from thermal radiation suppression ability at the same ambient temperature. It was observed that the surface temperature of the sample decreased significantly with the increase of calcination temperature. Notably, MT-5 shows the greatest decrease in temperature difference, indicating that MT-5 has a better ability to suppress thermal radiation compared to the other samples. Thermal infrared images of MT-5 captured at every 2 min (from 1 to 7 min ) are demonstrated in Fig. S12eh. As compared to the ambient color, the hue of the MT-5 is brighter, further confirming the thermal infrared stealth potential of the MT-5. As clearly discerned, infrared stealth based on the outstanding EM performance of MXene/ has immense application potential in the fields of precision thermal management, thermal camouflage and selective thermal radiation.

Simultaneously, benefiting from the in situ atomic reconstruction engineering, MXene/ manifests excellent vis-ible-light absorption capability. As shown in Fig. 6h, i and Table S3, all samples show effective absorption peaks in the visible-light region, and the average visible-light absorption rates are ranked as follows: MT-5 (78.2%) > MT-4 ( ) > MT-3 ( ) > MT-2 ( ). This can be attributed to the increase of calcination temperatures, which increases the amount of in situ transformed , thereby increasing the amount of photoactive sites, which enhances the light capture ability of the material. When the light incident on the surface of the material, the energy of the photon excites the internal electrons of the material, prompting their valence band to transition to the conduction band, and triggering the generation of photocurrent under the action of an applied voltage. Figure shows the current density of 1 M KOH electrolyte at a 0.3 V constant bias, where MXene/

is recorded as an electrode with a Pt sheet electrode and a reference electrode. The samples show repeatable response to the switching period of visible-light irradiation. As shown in Fig. 6j, during the initial 0-25-s period without light irradiation, no periodic change current was observed in the working electrode. When start of periodic light irradiation, the current density of all samples showed a periodic change, indicating that the MXene/ hybrid is photosensitive [47, 48]. More importantly, the MT-5 working electrode shows a greater amplitude of current density change than other samples throughout the cycle (Fig. 6j-m), indicating that MT-5 can be used in the construction of visible-light absorption
devices. In summary, the multi-spectrum EM response of is realized by using in situ atomic reconstruction engineering, thus realizing multi-spectral stealth, and promoting its potential application prospects in camouflage, electronic communication, military defense and other fields.

In conclusion, nanoparticles are implanted in MXene through in situ atomic reconstruction engineering to modulate conduction loss and polarization relaxation. Excellent

EM response characteristics endow MXene/ hybrids with favorable multispectral stealth capability, including GHz, infrared and visible light. In the GHz band, the optimal RL can reach- 44.7 dB , and the absorption performance can be manipulated by different calcination temperatures. In the infrared band, the surface temperature of MXene/ is only after heating on a hot plate at . In the visible-light band, the sample has a light absorption rate of . Significantly, based on the multispectral response characteristics of the samples, three EM devices are designed, including an antenna array to realize the multi-frequency response in S, C, X and Ku band, an UWB bandpass filter with wide passband bandwidth of 5.44 GHz and an infrared stealth device with an average emissivity as low as 0.08 . This work will lay a solid foundation for the research of EM functional materials and devices in multiple frequency spectrums and provide unique strategy for promoting the information construction in the future.

Acknowledgements This work was financially supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 52373280, 52177014, 51977009, 52273257).

Conflict of interest The authors declare no interest conflict. They have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper.

Open Access This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons licence, and indicate if changes were made. The images or other third party material in this article are included in the article’s Creative Commons licence, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article’s Creative Commons licence and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder. To view a copy of this licence, visit http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Supplementary Information The online version contains supplementary material available at https://doi.org/10.1007/ s40820-024-01391-8.

69, 1004-1008 (2022). https://doi.org/10.1109/TCSII.2021. 3122254
45. W. Gu, J. Sheng, Q. Huang, G. Wang, J. Chen et al., Environmentally friendly and multifunctional shaddock peel-based carbon aerogel for thermal-insulation and microwave absorption. Nano-Micro Lett. 13, 102 (2021). https://doi.org/10. 1007/s40820-021-00635-1
46. Y. Wu, Y. Zhao, M. Zhou, S. Tan, R. Peymanfar et al., Ultrabroad microwave absorption ability and infrared stealth property of nano-micro CuS@rGO lightweight aerogels. Nano-Micro Lett. 14, 171 (2022). https://doi.org/10.1007/ s40820-022-00906-5
47. H. Yang, J. Zhou, Z. Duan, X. Liu, B. Deng et al., Amorphous beats P25 in visible light photo-catalytic performance due to both total-internal-reflection boosted solar photothermal conversion and negative temperature coefficient of the forbidden bandwidth. Appl. Catal. B Environ. 310, 121299 (2022). https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121299
48. W. Jiao, L. Zhang, R. Yang, J. Ning, L. Xiao et al., Synthesis of monolayer carbon-coated as visible-light-responsive photocatalysts. Appl. Mater. Today 27, 101498 (2022). https:// doi.org/10.1016/j.apmt.2022.101498