研究人員成功製造出金烯(goldene):只有原子厚的金薄片
石墨烯每每取得一項新成就都會讓人覺得過時。但現在,一個令人興奮的新星正在挑戰石墨烯的頭銜。這就是金烯,一種具有奇特性質的二維金薄片。不久前,石墨烯因其難以置信的強度、厚度、柔韌性、輕盈以及出色的導熱和導電性能而不斷佔據新聞頭條。而這一切都源自於一個非常不起眼的起點–這種”神奇材料”最初是用膠帶從一大塊石墨上剝離出一原子厚的石墨層而製成的。
進一步的實驗很快就賦予了這種材料更驚人的特性,它開始出現在電子產品、太陽能電池板、顯示器、服裝、頭盔、防彈裝甲、飛機甚至鞋子中。但最終,這種性能卓越的材料在新聞和市場上達到了過度飽和的地步–我們厭倦了寫它,你厭倦了閱讀它。即使是現在它也佔據了這篇報導的太多篇幅。
值得慶幸的是,有一種新的神奇材料可能會搶走石墨烯的風頭。瑞典林雪平大學(Linköping University)的研究人員成功地製造出了金烯(goldene)–一種只有一個原子厚的金薄片。與石墨烯一樣,這也改變了這種材料的三維塊狀特性–在這種情況下,烯金變成了一種半導體,而普通的金則不再是最好的導體之一。
研究人員說,金烯之所以具有新的特性,是因為在其二維形式中,原子獲得了兩個”自由鍵”。這意味著它最終可以用作轉化二氧化碳、生產氫氣或有價值化學品或淨化水的催化劑。當然,電子產品也能從中受益,即使這只是意味著製造電子產品所需的金量減少了。
不過,金烯並不像石墨烯那麼容易取得。金原子容易聚集在一起,因此很難將它們平鋪成二維薄片。林雪平大學的科學家首先在鈦層和碳化物層之間夾上一層薄薄的矽,然後在上面鍍上一層金。加熱到高溫時,薄矽層被金取代。
然後,棘手的一步就是將金烯從夾層中取出。為此,研究人員測試了一種名為”村上試劑”的化學試劑,它是日本古老鐵匠技術的一部分,可以蝕刻掉碳殘留物。在低濃度下使用長達兩個月後,金烯就會暴露出來。最後,用表面活性劑使其穩定。
當然,這只是金烯的一個開端,研究人員表示,他們計劃繼續研究金烯的特性、潛在應用,以及其他貴金屬是否也能以類似的方式扁平化為二維。
這項研究發表在《自然-合成》雜誌。