Исследователи создают наноструктурированные двумерные золотые монослои
Исследователи из Университета Лунда и Университета Хоккайдо достигли значительного прогресса в области наноматериалов, создав почти автономные наноструктурированные двумерные (2D) золотые монослои. Эта разработка имеет потенциал для применения в различных областях, включая катализ, электронику и преобразование энергии.
Золото — благородный металл, который образует твердые трехмерные (3D) структуры и может проявлять необычайные свойства в своей двумерной форме, такие как уникальное поведение электронов и повышенная поверхностная реакционная способность, что может привести к новаторским применениям в катализе и передовых электронных устройствах.
Одной из основных проблем при производстве двумерных золотых монослоев является стабилизация изотропных металлических связей. Чтобы преодолеть эту проблему, исследовательская группа использовала новый подход, дополненный высокопроизводительными вычислениями.
Инновационный метод позволил им производить макроскопически большие монослои золота, характеризующиеся уникальными наноструктурированными узорами, высокой термической стабильностью и многообещающими каталитическими свойствами.
Команда исследователей успешно вырастила золотые монослои на иридиевой подложке и внедрила атомы бора на границе между слоями золота и иридия. Эта креативная техника привела к подвешенным моноатомным листам золота с гексагональной конфигурацией и наномасштабными треугольными узорами. Включение бора значительно повысило как стабильность, так и структурную целостность золотых слоев, что позволило сформировать наноструктуры.
«Простота приготовления и термическая стабильность полученных золотых пленок имеют большое значение, что делает их практической платформой для дальнейших исследований фундаментальных свойств элементарных 2D-металлов и их потенциала для разнообразных применений в электронике и нанотехнологиях», — говорят ученые.
Для глубокого изучения структурных и электронных свойств золотых пленок были использованы новейшие методы характеризации, такие как сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) и рентгеновская спектроскопия. Результаты показывают, что включение бора инициирует замечательный переход от трехмерной к преимущественно двумерной металлической связи, существенно изменяя электронные свойства золотых слоев.
Уникальные свойства этих синтезированных пленок выделяются на фоне традиционных методов, которые часто не позволяют получить стабильную двумерную металлическую форму, что приводит к образованию мелких или нестабильных структур. Возможность создания стабильных и почти свободно стоящих металлических монослоев на обширных площадях открывает захватывающие перспективы для инноваций.
«Это исследование открывает возможности для проверки теорий и дальнейшего изучения потенциальных применений двумерных металлов в различных областях, включая катализ и преобразование энергии», — говорит доцент Андрей Лялин, соавтор работы.
Это исследование способствует улучшению понимания двумерных материалов путем решения трудностей, связанных со стабилизацией двумерных металлических веществ, и закладывает основу для возможного технологического использования.