纳米结构二维金单层扩大了催化、电子和能量转换的可能性

研究人员创造了几乎独立的纳米结构二维（2D）金单层，这是纳米材料工程的一项令人印象深刻的壮举，可以在催化、电子和能量转换方面开辟新的途径

该研究已发表在《自然通讯》上

金是一种惰性金属，通常形成固体三维（3D）结构。然而，在其2D形式中，它可以释放出非凡的特性，例如独特的电子行为、增强的表面反应性，以及在催化和先进电子领域革命性应用的巨大潜力

合成2D金单层的挑战之一是稳定严格2D形式的各向同性金属键。为了解决这个问题，隆德大学和北海道大学的研究小组采用了一种新颖的自下而上的方法，结合高性能计算，能够创建具有独特纳米结构图案、显著热稳定性和潜在催化效用的宏观大金单层

该团队在铱基底上生长了金单层，并在金和铱之间的界面嵌入了硼原子。这种创新技术产生了悬浮的单原子金片，其具有六边形结构和纳米级三角形图案。掺入硼增强了金层的稳定性和结构完整性，使纳米结构得以形成。“所得金膜的制备和热稳定性非常容易，使其成为进一步研究元素2D金属的基本性质及其在电子和纳米技术中的各种应用潜力的实用平台，”隆德大学MAX IV实验室的Alexei Preobrajenski博士和该研究的通讯作者解释道

采用先进的表征技术，包括扫描隧道显微镜（STM）和X射线光谱，研究了金薄膜的结构和电子性能

分析证实，嵌入硼促进了从3D到主要2D金属键合的转变，从根本上改变了金层的电子行为。这种转变突显了合成薄膜的独特性，因为传统方法通常无法保持稳定的二维金属形态，从而导致结构较小或不稳定

在大面积上创建稳定且几乎独立的金属单层的能力具有深远的影响

北海道大学理学院副教授Andrey Lyalin和该研究的另一位通讯作者说：“这项研究为测试理论和进一步探索二维金属在各个领域的潜在应用开辟了道路，包括催化和能量转换。”

通过解决稳定二维金属材料的挑战，这项研究有助于加深对二维材料的理解，并为潜在的技术应用奠定基础 More information: Boron-Induced Transformation of Ultrathin Au Films into Two-Dimensional Metallic Nanostructures, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-54464-y

Journal information: Nature Communications