近年，聯合國開發計劃署發布了的可持續發展目標（SDGs）宣言，引起了社會對減少有毒廢物的日益關注，并且開始思考從棄置的電子設備中提取完好部件以進行再利用的可能。固態材料，如金屬導線、硅片和陶瓷，幾十年來一直主導著我們日常生活中的電子設備。這些傳統組件的機械性質和導電性使它們能夠穩定可靠地集成到印刷電路板(PCB)中。然而，在穿戴性電子材料日漸發展的今天，這些被動固態電子器件卻也成為了其發展最大的阻礙，主要原因為剛性電子器件通常與柔軟的人體皮膚不兼容，并且無法根據周圍環境做出適當的響應。毫無疑問的，我們需要反思所使用的電子設備是否足夠智能和環保，以滿足可持續發展的目標。為了解決這些問題，有望開發一種新的電荷傳輸路徑，以取代傳統的被動剛性組件，能夠感知環境變化。同時，能夠在完整的使用生命周期后可以完整回收再使用，而不是重新制造新的組件。
臺灣陽明交通大學應用化學系陳俊太實驗室提出一種具有可逆相變的光響應性MXene凝膠，可以用作軟性導電組件。MXene凝膠的製備方法結合了偶氮苯分子(Azobenzene, AzoC6),?α-環糊精(α-Cyclodextrin, αCD), 以及二維過渡金屬碳化物/碳氮化物(MXene)材料，以主客體化學建構而成。其中，AzoC6分子的偶氮苯末端和烷基鏈可透過超分子作用力被包含在αCD主體的空腔中，從而形成了一種稱為AzoC6@2αCD的獨特納米結構單元。?此外，AzoC6@2αCD也會被束縛在 MXene 納米片的表面上，并在 MXene 的納米夾層之間自組裝成雙層層狀結構。通過紫外光或可見光的照射，MXene凝膠會發生可逆的光響應相變，從而實現簡單的可重新編程或可重新配置的電荷傳輸路徑。此研究應用詳細的 NMR、2D-ROESY、XPS、WAXS 和 SAXS 等儀器來研究 MXene凝膠的微觀結構。同時，通過將 MXene凝膠應用到固態電路中作為光控開關來演示其應用概念。
生活在全球變化的時代，具有智能和環保特性的電子組件變得至關重要，它們能夠感知環境，在需要時進行回收或重新編程，以促進可持續發展。與固態電子學相比，具有多功能性的復合水凝膠是有希望的候選材料。本文提出的MXene 凝膠策略通過超分子橋接制備具光響應的導電材料，提供了功能性軟性電子材料全新的研究思路，相關論文在線發表于Nature Communications上。
Yu-Liang Lin, Sheng Zheng, Chun-Chi Chang, Lin-Ruei Lee, Jiun-Tai Chen，Light-Responsive MXenegel via Interfacial?Host-Guest Supramolecular Bridging，Nature Communications
DOI: 10.1038/s41467-024-45188-0
https://www.nature.com/articles/s41467-024-45188-0
