كومة من الصفحات قُلبت مرات عديدة تتذكر ذلك: بعض الأوراق تستوي بدقة، وبعضها ينتفخ، وفي أماكن تبقى ثنيات. هذا تقريبًا ما تفعله المواد الطبقية عندما تدخلها الأيونات. في دراسة جديدة، راقب العلماء رقائق مفردة من MXene، وهو كربيد التيتانيوم ثنائي الأبعاد، ورأوا كيف يغير تاريخ دورات الشحن والتفريغ بنيتها.

لهذا الغرض، بنوا مجهرًا يتتبع انعكاس الضوء من كل رقيقة بدقة تصل إلى أجزاء من المليون من الثانية. وُضعت العينات في محلول حمض الكبريتيك ومرر فيها تيار كهربائي. عندما دخلت البروتونات بين الطبقات، تمددت الرقائق قليلًا، وتغير سطوع الضوء المنعكس. ومن هذا السطوع أمكن تحديد عدد الطبقات في الرقيقة وكيف تتنفس.

اتضح أن الطبقات المفردة شبه عكوسة تمامًا: عند زيادة سرعة المسح بعشرة أضعاف، ينخفض استجابتها بنسبة 2% فقط. أما بالنسبة للأكوام المكونة من ست طبقات أو أكثر، فيصل الانخفاض إلى 36%. هذا يعني أنه في الأكوام السميكة، على الأيونات أن تشق طريقها بين الأوراق، مثل الماء عبر صفحات كتاب مضغوطة بإحكام.

قسمت الدورات المتكررة الرقائق إلى ثلاثة أنواع. بقيت الطبقات الأحادية مستقرة. أما الطبقات المتعددة الملتصقة بشكل عشوائي فتراكمت فيها تشوهات متبقية وفقدت العكوسية، مثل صفحات توقفت عن الانغلاق. بينما شكلت الطبقات المتعددة ذات الترتيب المنتظم طيات عكوسة، تظهر عند الشحن وتختفي تمامًا عند عودة الجهد.

الآن أصبح واضحًا لماذا تتصرف الأقطاب الكهربائية العيانية المصنوعة من MXenes بشكل غير مستقر خلال الدورات الأولى: فهي تمر بإعادة تنظيم تعتمد على التاريخ. يمكن تطبيق الطريقة التي تجمع المراقبة البصرية للرقائق المفردة مع الانعراج المتوسط لتشخيص البطاريات والمكثفات الفائقة. وفهم دور الترتيب سيساعد في تصميم مواد تعرف منذ البداية كيف سيتم تقليبها.