科学者が単一原子の厚さの金「ゴールデン」を作成

金単層シートの形のゴールデンは、炭化チタン (Ti) をエッチングして除去することによって調製されます。₃C₂) チタン金炭化物 (Ti) のスラブ₃AuC₂）。

「材料を極度に薄くすると、グラフェンの場合と同様に、異常なことが起こります。 同じことが金にも起こります」とリンシェーピング大学の研究者、柏谷俊博士は語った。

「ご存知のとおり、金は通常は金属ですが、原子層の厚さであれば、代わりに半導体になる可能性があります。」

Goldene を作成するために、柏谷博士らは、チタンとカーボンの層の間に金が埋め込まれた 3 次元基材を使用しました。 しかし、ゴールデンを思いつくのは困難であることが判明しました。

「私たちはまったく異なる用途を念頭に置いて基礎材料を作成しました」とリンシェーピング大学のラース・ハルトマン教授は語った。

「私たちは、シリコンが薄い層になっているチタンシリコンカーバイドと呼ばれる導電性セラミックスからスタートしました。」

「そこで、材料を金でコーティングして接点を作るというアイデアが生まれました。 しかし、コンポーネントを高温にさらすと、基材内のシリコン層が金に置き換わりました。」

この現象はインターカレーションと呼ばれ、研究者らが発見したのはチタン金炭化物でした。

数年間、著者らは、どのようにして金を剥離したり、パンで取り出すことができるのかを知らずに、チタン金炭化物を使用してきました。

彼らは偶然、日本の鍛造術で100年以上使われてきた手法を発見した。

これは村上試薬と呼ばれるもので、炭素残留物をエッチングして除去し、ナイフ製造などで鋼の色を変えます。 しかし、鍛冶屋とまったく同じレシピを使用することはできませんでした。

「村上試薬の濃度とエッチング時間を変えて試しました。 一日、一週間、一ヶ月、数ヶ月。 私たちが気づいたのは、濃度が低いほど、エッチングプロセスが長いほど良いということでした。 しかし、それでも十分ではありませんでした」と柏谷医師は語った。

また、光が当たると反応でシアン化物が発生し、金を溶解するため、エッチングは暗闇で実行する必要があります。 このステップは、金シートを安定させるためのものでした。

露出した二次元シートが丸まるのを防ぐために界面活性剤を添加した。 この場合、シートを分離して安定させる長い分子、つまり界面活性剤です。

「ゴールデン シートは溶液の中にあり、ミルクに入ったコーンフレークに少し似ています。 一種の「ふるい」を使用して金を集め、電子顕微鏡で検査して、成功したかどうかを確認します。 それは私たちにはあります」と柏谷博士は言いました。

「ゴールデンの新しい特性は、金が二次元のときに 2 つの自由結合を持っているという事実によるものです。」

「これのおかげで、将来のアプリケーションには、二酸化炭素変換、水素生成触媒、付加価値のある化学物質の選択的生成、水素生成、水の浄化、通信などが含まれる可能性があります。」

「さらに、今日のアプリケーションで使用される金の量は大幅に削減できます。」

チームの研究が雑誌に掲載されました 自然合成。

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S. Kashiwaya 他。 単一原子層の金からなるゴールデンの合成。 ナット。 シンセサイザー、2024 年 3 月 18 日にオンラインで公開。 土井: 10.1038/s44160-024-00518-4