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林雪平大學薄膜物理學教授拉爾斯·霍特曼和材料設(shè)計部研究員順柏屋。圖片來源：美國科學促進會網(wǎng)站

科學家首次成功制造出只有單原子層厚度的金片。這種材料被稱為“Goldene”。瑞典林雪平大學的研究人員稱，這賦予了黃金新的特性，使其可應(yīng)用于二氧化碳轉(zhuǎn)化、制氫和生產(chǎn)高附加值化學品等領(lǐng)域。研究結(jié)果發(fā)表在16日出版的《自然·合成》雜志上。

長期以來，科學家一直試圖制造單原子厚度的薄金片，但由于金容易結(jié)塊而屢次失敗。此次，為了制造Goldene，研究人員使用了一種三維基礎(chǔ)材料，在鈦層和碳層之間嵌入金。

在制造基礎(chǔ)材料時，研究人員最初使用的是一種名為碳化硅鈦的導電陶瓷，其中的硅呈薄層狀。他們的想法是在這種材料上鍍金，以形成一個接觸點。但當他們將組件暴露在高溫下時，基材內(nèi)部的硅層被金所取代。

林雪平大學薄膜物理學教授拉爾斯·霍特曼介紹稱，這種現(xiàn)象被稱為插層。而研究人員發(fā)現(xiàn)的是碳化鈦金。幾年來，他們一直在研究碳化鈦金，卻不知道金是如何剝離或淘洗出來的。

一次偶然的機會，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種在日本鍛造工藝中使用了100多年的方法。該方法可以蝕刻掉殘留的碳并改變鋼的顏色，其使用的是“村上試劑”。

研究人員嘗試了不同濃度的村上試劑和不同的蝕刻時間。蝕刻必須在黑暗中進行，因為當試劑被光線照射時，會在反應(yīng)中生成氰化物，并溶解黃金。最后一步是穩(wěn)定金片。為了防止暴露的二維薄片卷曲，他們添加了表面活性劑。

溶液中的金薄片有點像牛奶中的玉米片。研究人員使用一種“篩子”收集黃金，并用電子顯微鏡進行檢查，最終確定了實驗成功。

Goldene的新性質(zhì)源自金在二維時有兩個自由鍵。因此，未來的應(yīng)用領(lǐng)域可能包括二氧化碳轉(zhuǎn)化、制氫催化、高附加值化學品的選擇性生產(chǎn)、氫氣生產(chǎn)、水凈化、通信等。