超薄金涂层引发科学界的“黄金热”

通过一种拥有百年历史的剑制作技术实现了单原子厚度的金

作者：RACHEL NUWER

3D渲染图展示了抽象的金色球体以网状三角形图案连接，并包裹在一个黑色背景上的黑色球体周围。

材料科学

材料科学中的一个耀眼的圣杯刚刚被实现：科学家们创造了独立的、单原子厚度的金片。这一成就在金属原子中尚属首次，金属原子似乎讨厌平整，通常会坚持聚集成液滴或颗粒。

这种新单层金属的方法，被称为goldene，可能会“扩大我们对材料可能做到的事情的界限”，瑞典林雪平大学的材料科学家Lars Hultman说，他是关于这项技术的新研究的主要作者之一，该研究发表在《自然合成》杂志上。他补充说，金尤其引人关注，因为它的纳米粒子已经被用于电子学、光子学、传感、生物医学等领域。研究人员预计，goldene将展现出自己独特的一套新特性，就像被称为石墨烯的单原子碳片一样。

这一最新突破建立在Hultman及其同事之前的工作之上，他们通过将材料加热到约670摄氏度，将金原子嵌入钛硅碳化物中，导致金取代了部分硅。“好消息是，我们得到了只有一原子厚的金层，”Hultman说。“坏消息是，它们被困在宿主晶体内。”

图表比较了普通金和goldene的晶格结构。

Amanda Montañez; 来源：“由Shun Kashiwaya等人撰写的《合成包含单原子层金的goldene》，发表于《自然合成》。2024年4月16日在线发布（参考）

经过多年的头脑风暴，思考如何在保留内部脆弱金片的同时去除基础材料的外壳——称为剥离——Hultman及其同事跟随了一个有希望的线索，使用了村上试剂，这是一种用于蚀刻日本刀和其他金属的百年老技术中的溶液。但是，使用该试剂的最初尝试“完全失败”，Hultman说。金和基础材料持续溶解。

主要研究作者、林雪平大学的一名材料科学家Shun Kashiwaya转而寻求另一块“百年智慧”的答案：一篇1905年的德国文章描述了该试剂的成分之一，光活化氰化物，这暗示在黑暗中应用试剂可能是关键。找到这个重要线索后，Kashiwaya说，“我立刻开始感到有希望，剥离可能在黑暗中起作用。”

他是对的：团队成功制作出了面积约为十分之一微米的独立goldene片。研究人员还确认，goldene具有比常规金更高的结合能；这应该有助于扩展其催化或启动化学反应的能力。他们计划进一步探索goldene的性质以及如何将他们的方法应用于其他金属。

德雷塞尔大学的材料科学家Yury Gogotsi说，这项新工作“为开发二维金属及其性质理解提供了一个激动人心的视角”，他没有参与这项研究。他补充说，goldene“应该被研究用于潜在的催化和其他应用”。