持続可能なエネルギーのためのXenes：第一原理設計から実用展開へのロードマップ

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Materials scientists and engineers working on 2D materials for energy will find this review useful for understanding current challenges and future directions.

🏢実務担当者:Companies developing advanced batteries or supercapacitors can gain insights into material candidates and performance gaps.

抄録 持続可能なエネルギーシステムへの急速な移行には、効率的なエネルギー貯蔵と変換のための先進材料が必要である。グラフェンとMXeneが二次元（2D）材料研究を支配してきたが、その実用展開は安定性、再現性、および統合の課題によって依然として制限されている。ボロフェン、フォスフォレン、アンチモネン、テルレン、シリセンなどの新興2D材料は、特異な電子構造、異方的電荷輸送、および調整可能な表面化学を提供する。理論研究は、バッテリー、スーパーキャパシタ、金属‐空気システム、電極触媒作用、CO 2 還元、光触媒作用、および熱電材料における卓越した性能を予測しているが、実験結果は、化学的不安定性、合成のばらつき、および界面劣化のために、しばしば期待値を下回る。本レビューは、計算予測と実験結果を比較し、安定性、再現性、およびベンチマーキングにおける未解決の課題を特定することにより、これらの理論と実験の乖離を批判的に検討する。さらに、欠陥および空孔工学、ヘテロ構造の組み立て、ドーピング、および界面安定化を、実用性能を向上させるための主要戦略として強調する。最後に、ナノスケール材料設計、スケーラブルなプロセッシング、標準化された評価、および新興のデータ駆動型アプローチを統合した将来を見据えたロードマップを提案し、新興2D材料の持続可能なエネルギー貯蔵および変換技術への橋渡しを支援する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

ABSTRACT The rapid transition toward sustainable energy systems requires advanced materials for efficient energy storage and conversion. Although graphene and MXenes have dominated two‐dimensional (2D) materials research, their practical deployment remains limited by stability, reproducibility, and integration challenges. Emerging 2D materials, including borophene, phosphorene, antimonene, tellurene, and silicene, offer distinctive electronic structures, anisotropic charge transport, and tunable surface chemistries. Theoretical studies predict exceptional performance in batteries, supercapacitors, metal‐air systems, electrocatalysis, CO 2 reduction, photocatalysis, and thermoelectrics; however, experimental outcomes often remain below expectations due to chemical instability, synthesis variability, and interfacial degradation. This review critically examines these theory–experiment discrepancies by comparing computational predictions with experimental results and identifying unresolved challenges in stability, reproducibility, and benchmarking. It further highlights defect and vacancy engineering, heterostructure assembly, doping, and interface stabilization as key strategies for improving practical performance. Finally, a forward‐looking roadmap is proposed that integrates nanoscale material design, scalable processing, standardized evaluation, and emerging data‐driven approaches to support the translation of emerging 2D materials into sustainable energy‐storage and conversion technologies.

• openalex https://doi.org/10.1002/admi.70577first seen 2026-07-16 04:56:59