近日瑞典科學(xué)家首次成功制造出只有單原子層厚度的金箔,發(fā)現(xiàn)其全新的特性,使其可應(yīng)用于醫(yī)療與化學(xué)等多領(lǐng)域。
石墨烯是由單層厚度碳原子組成,它被用于電池、材料、航天等方面,使得人們對于一些二維(2D)材料產(chǎn)生極大興趣。
黃金進行納米化后,可以讓其用于電子顯微鏡學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)、生化感測、光學(xué)偵測、藥物投遞、疾病治療、電子工程,以及模板結(jié)晶等方面,使其成為一種被廣泛研究和關(guān)注的納米材料。
不過,這些納米金大多無法成為單個原子層厚的狀態(tài),所以合成這種狀態(tài)的金箔成為科學(xué)界的一大難題。科學(xué)家們希望能找到更好的將金子進行2D化的方法,同時又希望從中找到新的應(yīng)用方法。
研究人員一直希望,通過消除碳化鈦金(Ti3AuC2)中的鈦金屬(Ti)和碳(C)元素獲得2D金箔。主要原因是金原子正好夾在兩者之間,若能消除其它的元素則可以制造出科學(xué)家夢想中的2D單層金箔。
近日,瑞典林雪平大學(xué)(Link?ping University)的科學(xué)家借鑒了日本鍛造技術(shù)使用的一種可以蝕刻掉碳殘留物并改變制刀過程中鋼材顏色的方法,洗去碳化鈦并留下單層原子厚度的金箔,而它被稱Goldene。他們將這項發(fā)現(xiàn)寫成的論文,被發(fā)表于4月16日的《自然》科學(xué)雜志上。
該團隊用許多儀器觀察含有Goldene的溶液時,發(fā)現(xiàn)它們大多以薄片存在,尺寸從幾納米到100納米之間不等。這些金箔能夠自由漂浮、彼此堆疊,并以相互糾纏方式存在,但不會聚成結(jié)塊,且部分以納米金顆粒的方式存在,這些狀況類似于石墨烯的存在形式。
為了深入了解2D Goldene與黃金之間的差異,實驗人對2D Goldene進行一系列的測試和觀察。他們發(fā)現(xiàn),2D Goldene穩(wěn)定且擁有良好的拉伸和壓縮性,而當(dāng)中的金原子會不斷地吸附其它原子,原因是這里的金原子擁有兩個自由鍵(自由的電子),可以吸引其它的元素。這與黃金原本的特性相反,因為黃金難以與其它元素反應(yīng),因此被做成器皿、醫(yī)療器具。
這種不斷吸附其它元素的特性,使其可能被運用到二氧化碳轉(zhuǎn)化、氫氣催化、水凈化、通訊等方面,甚至可能用于治療癌癥。除此之外,在現(xiàn)有黃金的應(yīng)用當(dāng)中還可以大幅減少黃金的使用量。
林雪平大學(xué)(Link?ping University)材料設(shè)計部門的研究員柏屋舜(Shun Kashiwaya)對該大學(xué)新聞室表示,“如果你把一種材料做得非常薄,就像石墨烯一樣會發(fā)生不尋常的事情,現(xiàn)在這種情況也同樣發(fā)生在黃金上。我們知道,金如果變成單原子層厚時,會改變黃金原有的特性。”
研究人員表示,他們下一步會研究其它貴金屬是否可以做出同樣分離和變成2D材料,將其推廣到更多其它應(yīng)用上。