Золото в новом формате: ученые создали двумерные монослои золота для катализа

Исследователи создали почти отдельно стоящие наноструктурированные двумерные монослои золота — впечатляющий подвиг наноматериалостроения, который может открыть новые возможности в катализе, электронике и преобразовании энергии.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.

Золото — инертный металл, который обычно образует твердую трехмерную (3D) структуру. Однако в двухмерной форме оно может проявлять необычные свойства, такие как уникальное электронное поведение, повышенная реакционная способность поверхности и огромный потенциал для революционных применений в катализе и передовой электронике.

Одной из проблем синтеза двумерных монослоев золота является стабилизация изотропных металлических связей в строго двумерной форме. Для решения этой проблемы исследовательская группа из Лундского университета и Университета Хоккайдо использовала новый подход «снизу вверх» в сочетании с высокопроизводительными вычислениями, что позволило создать макроскопически большие монослои золота с уникальной наноструктурой, замечательной термической стабильностью и потенциальной каталитической полезностью.

Команда вырастила монослои золота на иридиевой подложке и внедрила атомы бора на границе раздела золота и иридия. Эта инновационная техника позволила получить взвешенные моноатомные листы золота, которые имели гексагональную структуру с наноразмерными треугольными узорами. Включение бора повысило стабильность и структурную целостность золотых слоев, что позволило сформировать наноструктуры.

Простота приготовления и термическая стабильность полученных золотых пленок делает их практичной платформой для дальнейшего изучения фундаментальных свойств элементарных двумерных металлов и их потенциала для различных применений в электронике и нанотехнологиях, — объясняет доктор Алексей Преображенский из лаборатории MAX IV Лундского университета и автор-корреспондент исследования.

Для исследования структурных и электронных свойств золотых пленок использовались передовые методы определения характеристик, включая сканирующую туннельную микроскопию (СТМ) и рентгеновскую спектроскопию.

Анализ подтвердил, что встраивание бора способствует переходу от трехмерной к преимущественно двумерной металлической связи, кардинально изменяя электронное поведение золотых слоев. Эта трансформация подчеркивает уникальность синтезированных пленок, поскольку традиционными методами обычно не удается сохранить стабильную двумерную металлическую форму, что приводит к образованию мелких или нестабильных структур.

Способность создавать стабильные и почти свободно стоящие металлические монослои на большой площади имеет далеко идущие последствия.

Это исследование открывает возможности для проверки теорий и дальнейшего изучения потенциального применения двумерных металлов в различных областях, включая катализ и преобразование энергии, — говорит доцент Андрей Лялин с факультета естественных наук Университета Хоккайдо, еще один автор-корреспондент исследования.

Решая проблемы стабилизации двумерных металлических материалов, это исследование вносит вклад в растущее понимание двумерных материалов и закладывает основу для потенциальных технологических применений».

Ранее ученые сообщили, что наночастицы золота могут начать использовать в салонах красоты.

10.12.2024