研究人员制造出单原子厚的金薄片

新华社北京4月22日电 瑞典林雪平大学研究人员日前在英国《自然·合成》杂志上报告说，他们成功制造出仅有单原子层厚度的金薄片。这种与石墨烯结构相似的二维材料被称为“金烯”，在传感、催化等领域具有潜在应用前景。

石墨烯是首个被发现可在室温下稳定存在的单原子层厚度二维材料，具有独特的光学、电学、力学等特性，在材料学、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用价值。自科学家2004年通过从石墨中剥离的方法首次获得石墨烯以来，二维材料已成为材料科学领域的研究热点之一。

迄今，科学家已发现数百种单原子层结构的二维材料，但制造单原子层金属薄片尤为困难，因为金属原子更倾向于聚集在一起形成纳米颗粒。此前有研究团队成功将单原子厚度的锡和铅粘附在其他物质上，研究人员还制造出夹在其他材料之间的单原子层金薄片和包含多个原子层的金薄片，但制备真正独立稳定存在的单原子厚度二维金属材料仍是一大挑战。

在最新研究中，林雪平大学研究团队先利用一种名为碳化钛硅的陶瓷材料制备出碳化钛金。碳化钛硅呈特殊层状结构，包含碳化钛层和夹在其间的单原子厚度硅层。研究人员给碳化钛硅表面镀金并将其暴露于高温下，发现金原子可与硅原子交换位置，形成包含单原子厚度金夹层的碳化钛金。

接下来，研究人员用碱性铁氰化钾溶液蚀刻掉碳化钛层，释放出独立的单原子层金片，其宽度可达100纳米，厚度估计约为目前最薄的商业金箔的四百分之一。研究人员还在蚀刻过程中添加了表面活性剂，从而在“金烯”片和周围液体之间形成保护屏障，防止“金烯”片粘连。

研究人员表示，该制备路线是一种简单且适用于大规模生产的化学方法。下一步，研究团队将致力于改进从溶液中滤出“金烯”片的方法，并尝试制备更大尺寸的“金烯”片。他们还将探索该方法是否适用于制备其他常用作催化剂的金属的二维薄片，例如铱、铂和钯等。