莫斯科物理和技术研究所 插图
准二维金
信用:埃拉·马鲁工作室 MIPT光子学和二维材料中心的研究人员合成了一种准二维金膜，揭示了通常不被归类为二维的材料是如何形成原子薄层的
发表在《高级材料界面》上的研究表明，通过使用单层二硫化钼作为粘附层，准二维金可以沉积在任意表面上
研究小组称，由此产生的超薄金膜只有几纳米厚，导电性能很好，可用于柔性透明电子产品
这一发现可能有助于开发一种新的光学超材料，这种材料具有控制光的独特潜力
石墨烯是第一个被发现的二维材料，它是一个由一个原子厚的碳原子组成的蜂窝状结构
它的合成及其令人兴奋的性质的研究已经产生了一个全新的科学和技术领域
关于石墨烯的开创性实验为MIPT大学毕业生安德烈·海姆和科斯佳·诺沃瑟洛夫赢得了2010年诺贝尔物理学奖
从那以后，已经发现了100多种石墨烯
它们耐人寻味的特性在生物医学、电子和航天工业中有应用
这些材料属于层状晶体的范畴，其各层之间结合较弱，但内部完整性很强
例如，铅笔中的石墨本质上是许多层叠在一起的石墨烯层，结合得如此之弱，以至于盖姆和诺沃塞洛夫以使用胶带将其剥离而闻名
然而，许多材料，如金、银和铜，没有层状结构
尽管如此，理论上它们可以形成二维层，这对柔性和透明的电子设备是必不可少的
在可能的应用中，甚至超薄电极也能使神经接口具有解决医疗问题的潜力，并最终将生物的神经系统与电子设备集成在一起
直到最近，在任意表面上沉积金属薄膜的唯一技术产生了不够薄的层
它包括在高真空中热蒸发三维金属样品
蒸发的金属颗粒然后粘附在硅基衬底上，形成纳米尺寸的岛，这些岛逐渐生长，最终封闭了它们之间的间隙
这一过程只在薄膜厚度达到20纳米时才产生相对均匀的薄膜
工程师需要透明膜，这意味着他们需要薄两倍以上
提前停止沉积也不是一个选择，因为薄膜仍然有太多的间隙和不均匀性(见图2右下角的图像)，削弱了它们的导电性
同样，与金属片相比，金属网是更差的导体
图1
研究中使用的方法:将金(Au)沉积在二硫化钼(MoS₂)单层上，该单层位于具有标记为SiO₂的氧化层的硅(Si)衬底上；“vdW缺口”表示范德瓦尔斯缺口
信用:MIPT 莫斯科物理和技术研究所的研究人员首先假设二维金属可以沉积在其他二维材料上
石墨烯是第一个候选物，但是金对它的润湿性很差
结果，金以柱状物的形式沉淀下来
这种垂直的增长模式使得缩小电影的差距成为问题
虽然在石墨烯上沉积金对于其他应用很有意思，例如表面增强拉曼光谱，但是以这种方式获得的亚10纳米薄膜不导电
该团队继续研究二维过渡金属二元化合物上的金属膜生长
具体地说，使用了二硫化钼，因为已知硫化合物是与金形成稳定键的极少数化合物之一
“我们早就有这个想法了
然而，许多处理二维材料的技术仍在开发中
该论文的主要作者之一尤里·斯特布诺夫解释说:“并非所有的书都能广泛获得。”
“这项研究需要大量的人力和物力资源
通过获得总统计划下的拨款，我们可以将我们的想法付诸实践
" MIPT的研究人员利用高真空热蒸发技术，在覆盖有二氧化硅和一层二硫化钼的硅衬底上沉积金薄膜(图1)
研究小组利用电子显微镜和原子力显微镜来比较这些不同厚度的金膜与生长在纯二氧化硅上的类似膜的结构——也就是说，没有二硫化钼单层(图2)
添加的二维材料界面导致在仅3-4纳米的较小厚度下具有优异导电性的连续金膜
由于光子和光电子器件是这种准二维金属薄膜的关键应用，物理学家通过光谱椭偏法研究了样品的光学性质，首次报道了超薄金薄膜的光学常数
图2
用电子显微镜观察，在常规使用的二氧化硅衬底(SiO₂，底行)和二硫化钼单层(MoS₂，顶行)上沉积不同厚度的金膜(Au ),以纳米(nm)表示
功劳:研究人员 该论文的资深作者、南丹麦大学的瓦伦廷·沃尔科夫教授也是MIPT纳米光学和等离子体实验室的负责人，他评论道:“任何研究人员都可以利用我们的数据来模拟光子或光电子器件，甚至被称为超材料的人造材料
最终，我们提出的技术可以帮助设计这样的材料和设备
" 二硫化钼的单一添加层使得记录薄而光滑的金属膜成为可能
该团队强调了他们技术的普遍适用性:单层可以沉积在任何性质的任意表面上，以产生超薄、超光滑的金属薄膜涂层
这种准二维金属层可以集成到包含各种二维材料的多层“夹层”结构中
被称为范德瓦尔斯异质结构，它们可能具有不同的“成分”，包括半导体、电介质、半金属，以及——从现在开始——金属
该研究的合著者，MIPT光子学和二维材料中心的负责人阿列克谢·阿森补充道:“我们预计这仅仅是准二维金属科学的开始
不久前，这些材料甚至连科学家都无法获得
有了我们的技术，我们可以谈论他们对灵活透明的电子产品的前景
希望我们很快能在生产中看到它
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
