單原子層薄金片首次制成

林雪平大學薄膜物理學教授拉爾斯·霍特曼和材料設計部研究員順柏屋。

科學家首次成功制造出只有單原子層厚度的金片。這種材料被稱為“Goldene”。瑞典林雪平大學的研究人員稱，這賦予了黃金新的特性，使其可應用于二氧化碳轉化、制氫和生產高附加值化學品等領域。研究結果發表在16日出版的《自然·合成》雜志上。

長期以來，科學家一直試圖制造單原子厚度的薄金片，但由于金容易結塊而屢次失敗。此次，為了制造Goldene，研究人員使用了一種三維基礎材料，在鈦層和碳層之間嵌入金。

在制造基礎材料時，研究人員最初使用的是一種名為碳化硅鈦的導電陶瓷，其中的硅呈薄層狀。他們的想法是在這種材料上鍍金，以形成一個接觸點。但當他們將組件暴露在高溫下時，基材內部的硅層被金所取代。

林雪平大學薄膜物理學教授拉爾斯·霍特曼介紹稱，這種現象被稱為插層。而研究人員發現的是碳化鈦金。幾年來，他們一直在研究碳化鈦金，卻不知道金是如何剝離或淘洗出來的。

一次偶然的機會，研究人員發現了一種在日本鍛造工藝中使用了100多年的方法。該方法可以蝕刻掉殘留的碳并改變鋼的顏色，其使用的是“村上試劑”。

研究人員嘗試了不同濃度的村上試劑和不同的蝕刻時間。蝕刻必須在黑暗中進行，因為當試劑被光線照射時，會在反應中生成氰化物，并溶解黃金。最后一步是穩定金片。為了防止暴露的二維薄片卷曲，他們添加了表面活性劑。

溶液中的金薄片有點像牛奶中的玉米片。研究人員使用一種“篩子”收集黃金，并用電子顯微鏡進行檢查，最終確定了實驗成功。

Goldene的新性質源自金在二維時有兩個自由鍵。因此，未來的應用領域可能包括二氧化碳轉化、制氫催化、高附加值化學品的選擇性生產、氫氣生產、水凈化、通信等。