突破极限！科学家二维展开黄金，或打开二维世界新领域？

【蜂耘网 新材料】记得世界上首个二维材料石墨烯的发现吗？科学家用透明胶带徒手撕石墨，最终获得了只有一个原子厚的石墨烯，并荣获诺贝尔物理学奖。而最近，瑞典科学家在偶然间阴差阳错，制备出单层金原子构成的二维金，被认为将赋予黄金更多的新特性，或将打开二维世界新领域，带来各种重大的突破性应用。

黄金虽然可以打成金箔，但要将它做到一个原子厚，却几乎是不可能的，因为黄金很容易聚集在一起。科学家们此前的所有努力都失败了，要么还有几个原子厚，要么覆盖在其他材料上无法分离。

瑞典科学家起初并没有打算制作二维金，而是想在导电陶瓷钛硅碳化物上镀上一层黄金，用做电子的接触点，哪知道放到高温下后，里面的硅层却被黄金置换取代，形成了新的黄金层结构。

为了把这种二维金从钛硅碳化物中提取出来，科学家们想了很多办法，用了几年时间，一直劳而无功，直到他们找到一种100多年前日本在锻刀技术中就开始使用的老工艺——村上试剂，这种工艺可以蚀刻掉碳和钛的残留物，在刀具上形成独特的图案。

科学家们尝试了各种试剂配方和蚀刻时间，由于蚀刻中会产生一种称为亚铁氰化钾的副产品，暴露在光线下会释放出氰化物，而氰化物又会溶解黄金，因此蚀刻不得不在完全黑暗的环境中进行。

就这样用了几个月的蚀刻时间，他们终于获得了单原子厚的二维金，然而这还没完，因为黄金的薄片具有卷曲和结块的倾向，他们又添加了表面活性剂，以分离并稳定黄金片层的长分子，避免其互相折叠和粘附在一起。

就这样通过艰苦的努力，科学家们终于制备出了单层的二维金，并将其命名为金烯（goldene）。科学家们形容金色的金烯漂浮在溶液中，就像玉米片漂浮在牛奶中，非常美丽。

那么金烯有什么用呢？由于黄金在二维展开时有两个自由键，并表现出半导体的特性，所以可能在二氧化碳转化、制氢催化、增值化学品的选择性生产、氢气生产、水净化、通信等领域都有着广阔的应用，并可能带来技术上的重大突破。

另外，由于金烯非常地薄，只有一个原子厚，将它应用于现有的各种黄金应用，可以大大减少黄金用量，节约这一昂贵金属的使用成本。

这项研究已经发表在4月16日《自然合成》杂志上，展示了理论模拟与实验结果的一致性，并指出了成功制备稳定金烯的关键步骤。这种新型材料的发现不仅为黄金的应用开辟了新途径，也为其他二维材料的研究提供了新的视角，科学家们正在对其他贵金属进行二维展开尝试，如果成功，将可能打开一个二维世界的新领域。

（蜂耘新材料网   责任编辑：科技蜜）