奇怪的新形式的黃金以只有一個(gè)原子厚的薄片的形式存在

幾個(gè)世紀(jì)以來，金匠們一直在尋找方法來壓平黃金變成更精細(xì)的形式。一種基于現(xiàn)代化學(xué)的方法終于創(chuàng)造了一種由單層原子組成的金材料，這種材料實(shí)際上不會(huì)變薄。

堅(jiān)持材料科學(xué)的命名慣例，研究人員將這種新的二維材料命名為“金”，它具有一些在三維形式的金中看不到的有趣特性。

“如果你把一種材料做得非常薄，就會(huì)發(fā)生一些非凡的事情——就像石墨烯,"材料科學(xué)家 Shun Kashiwaya 解釋道瑞典林雪平大學(xué)。

“同樣的事情也發(fā)生在黃金身上。如你所知，黃金通常是一種金屬，但如果單原子層厚，黃金可以變成半導(dǎo)體。

黃金很難哄騙成二維結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗菀拙奂谝黄?。以前的嘗試導(dǎo)致了薄片，即幾個(gè)原子厚或單層夾在中間或在其他材料上，無法分離。

Kashiwaya和他的同事們并沒有打算制造黃金，而是偶然發(fā)現(xiàn)了他們工藝的第一步。

“我們?cè)趧?chuàng)建基礎(chǔ)材料時(shí)考慮了完全不同的應(yīng)用，”材料物理學(xué)家拉爾斯·霍特曼（Lars Hultman）說林雪平大學(xué)。

“我們從一種叫做碳化硅鈦的導(dǎo)電陶瓷開始，其中硅是薄層的。然后的想法是在材料上涂上金以進(jìn)行接觸。但是當(dāng)我們將組件暴露在高溫下時(shí)，硅層被基材內(nèi)部的金所取代。

目前為止，一切都好。但與其他創(chuàng)造單層黃金的嘗試一樣，進(jìn)展在這一關(guān)鍵步驟上停滯不前。幾年來，插層該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的碳化鈦金仍然如此，沒有辦法從夾在它的鈦和碳層之間提取超薄的金層。

這就是一種基于蝕刻溶液的技術(shù)（稱為村上試劑）的用武之地。

村上隆的試劑是金屬加工中使用的化學(xué)物質(zhì)的混合物，用于蝕刻碳和染色鋼，從而產(chǎn)生一些日本刀具上看到的各種圖案。

他們嘗試了不同濃度的混合物，以及蝕刻過程的不同時(shí)間框架，以侵蝕周圍的鈦和碳。金。他們放置的時(shí)間越長，效果就越好——但這并不是食譜所需要的全部。

村上春樹試劑的蝕刻效果產(chǎn)生了一種副產(chǎn)物，稱為亞鐵氰化鉀.如果暴露在光線下，該化合物會(huì)釋放氰化物，溶解了黃金，因此蝕刻過程必須完全在黑暗中進(jìn)行。

最后，薄薄的金片有卷曲和結(jié)塊的趨勢(shì)，這可以通過添加表面活性劑來解決，該表面活性劑可以防止層折疊并粘附在自身上，從而保持單層的完整性。進(jìn)一步的分析表明，正如理論模擬所預(yù)測(cè)的那樣，這些繁瑣的步驟最終成功地形成了穩(wěn)定的金礦。

通常，黃金是一種優(yōu)秀的導(dǎo)體的電力。當(dāng)元素呈二維片狀時(shí)，原子具有兩個(gè)自由鍵，將其轉(zhuǎn)化為在導(dǎo)體和絕緣體之間具有導(dǎo)電特性的半導(dǎo)體。這些很有用，因?yàn)?a>它們的電導(dǎo)率可以調(diào)節(jié).

黃金已經(jīng)具有使其在化學(xué)應(yīng)用中備受推崇的特性。賦予它半導(dǎo)體的特性也為我們開辟了一系列全新的使用方式，包括水凈化、通信和化學(xué)生產(chǎn)。

該團(tuán)隊(duì)的研究已發(fā)表在自然合成.

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