单原子层厚的金箔展现不同特性，拓宽应用领域

德国打金公司制作出的金箔，通常这种金箔纸只有120纳米的厚度。（Michaela Rehle / AFP）

近日瑞典科学家首次成功制造出只有单原子层厚度的金箔，发现其全新的特性，使其可应用于医疗与化学等多领域。

石墨烯是由单层厚度碳原子组成，它被用于电池、材料、航天等方面，使得人们对于一些二维（2D）材料产生极大兴趣。

黄金进行纳米化后，可以让其用于电子显微镜学、电子学、材料科学、生化感测、光学侦测、药物投递、疾病治疗、电子工程，以及模板结晶等方面，使其成为一种被广泛研究和关注的纳米材料。

不过，这些纳米金大多无法成为单个原子层厚的状态，所以合成这种状态的金箔成为科学界的一大难题。科学家们希望能找到更好的将金子进行2D化的方法，同时又希望从中找到新的应用方法。

研究人员一直希望，通过消除碳化钛金（Ti3AuC2）中的钛金属（Ti）和碳（C）元素获得2D金箔。主要原因是金原子正好夹在两者之间，若能消除其它的元素则可以制造出科学家梦想中的2D单层金箔。

近日，瑞典林雪平大学（Linköping University）的科学家借鉴了日本锻造技术使用的一种可以蚀刻掉碳残留物并改变制刀过程中钢材颜色的方法，洗去碳化钛并留下单层原子厚度的金箔，而它被称Goldene。他们将这项发现写成的论文，被发表于4月16日的《自然》科学杂志上。

该团队用许多仪器观察含有Goldene的溶液时，发现它们大多以薄片存在，尺寸从几纳米到100纳米之间不等。这些金箔能够自由漂浮、彼此堆叠，并以相互纠缠方式存在，但不会聚成结块，且部分以纳米金颗粒的方式存在，这些状况类似于石墨烯的存在形式。

为了深入了解2D Goldene与黄金之间的差异，实验人对2D Goldene进行一系列的测试和观察。他们发现，2D Goldene稳定且拥有良好的拉伸和压缩性，而当中的金原子会不断地吸附其它原子，原因是这里的金原子拥有两个自由键（自由的电子），可以吸引其它的元素。这与黄金原本的特性相反，因为黄金难以与其它元素反应，因此被做成器皿、医疗器具。

这种不断吸附其它元素的特性，使其可能被运用到二氧化碳转化、氢气催化、水净化、通讯等方面，甚至可能用于治疗癌症。除此之外，在现有黄金的应用当中还可以大幅减少黄金的使用量。

林雪平大学（Linköping University）材料设计部门的研究员柏屋舜（Shun Kashiwaya）对该大学新闻室表示，“如果你把一种材料做得非常薄，就像石墨烯一样会发生不寻常的事情，现在这种情况也同样发生在黄金上。我们知道，金如果变成单原子层厚时，会改变黄金原有的特性。”

研究人员表示，他们下一步会研究其它贵金属是否可以做出同样分离和变成2D材料，将其推广到更多其它应用上。