单原子层薄金片首次制成
文章来源：科技日报 更新时间：2024-04-19 15:31:28
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林雪平大学薄膜物理学教授拉尔斯·霍特曼和材料设计部研究员顺柏屋。图片来源：美国科学促进会网站
科学家首次成功制造出只有单原子层厚度的金片。这种材料被称为“Goldene”。瑞典林雪平大学的研究人员称，这赋予了黄金新的特性，使其可应用于二氧化碳转化、制氢和生产高附加值化学品等领域。研究结果发表在16日出版的《自然·合成》杂志上。 长期以来，科学家一直试图制造单原子厚度的薄金片，但由于金容易结块而屡次失败。此次，为了制造Goldene，研究人员使用了一种三维基础材料，在钛层和碳层之间嵌入金。 在制造基础材料时，研究人员最初使用的是一种名为碳化硅钛的导电陶瓷，其中的硅呈薄层状。他们的想法是在这种材料上镀金，以形成一个接触点。但当他们将组件暴露在高温下时，基材内部的硅层被金所取代。 林雪平大学薄膜物理学教授拉尔斯·霍特曼介绍称，这种现象被称为插层。而研究人员发现的是碳化钛金。几年来，他们一直在研究碳化钛金，却不知道金是如何剥离或淘洗出来的。 一次偶然的机会，研究人员发现了一种在日本锻造工艺中使用了100多年的方法。该方法可以蚀刻掉残留的碳并改变钢的颜色，其使用的是“村上试剂”。 研究人员尝试了不同浓度的村上试剂和不同的蚀刻时间。蚀刻必须在黑暗中进行，因为当试剂被光线照射时，会在反应中生成氰化物，并溶解黄金。最后一步是稳定金片。为了防止暴露的二维薄片卷曲，他们添加了表面活性剂。 溶液中的金薄片有点像牛奶中的玉米片。研究人员使用一种“筛子”收集黄金，并用电子显微镜进行检查，最终确定了实验成功。 Goldene的新性质源自金在二维时有两个自由键。因此，未来的应用领域可能包括二氧化碳转化、制氢催化、高附加值化学品的选择性生产、氢气生产、水净化、通信等。 |
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