瑞典查爾默斯工業(yè)大學(xué)的研究人員與其他大學(xué)的同事一起發(fā)現(xiàn)了制備單原子薄鉑金用作化學(xué)傳感器的可能性。該結(jié)果最近發(fā)表在科學(xué)雜志《先進(jìn)材料界面》上。

沉積在碳“緩沖層”表面上的鉑原子的示意圖，該碳“緩沖層”是在碳化硅上外延生長(zhǎng)的石墨烯狀的2-D絕緣材料，可實(shí)現(xiàn)鉑的二維生長(zhǎng)。

簡(jiǎn)而言之，我們?cè)O(shè)法使金屬層的厚度只有一個(gè)原子，是一種新材料。我們發(fā)現(xiàn)，這種原子級(jí)薄的金屬對(duì)其化學(xué)環(huán)境非常敏感。當(dāng)它與氣體相互作用時(shí)，其電阻會(huì)發(fā)生很大變化。 ”，Kyung Ho Kim解釋了這篇文章的主要作者，他是查爾默斯大學(xué)微技術(shù)和納米科學(xué)系量子設(shè)備物理實(shí)驗(yàn)室的博士后。

研究的實(shí)質(zhì)是在石墨烯以外的二維材料的發(fā)展。

量子裝置副教授塞繆爾·拉拉·阿維拉(Samuel Lara Avila)表示：“原子薄的鉑可能對(duì)化學(xué)物質(zhì)的超靈敏和快速電檢測(cè)有用。我們已經(jīng)詳細(xì)研究了鉑的情況，但其他金屬(如鈀)也產(chǎn)生了相似的結(jié)果。”物理實(shí)驗(yàn)室和本文的作者之一。

研究人員使用了原子級(jí)薄鉑的靈敏的化學(xué)-電轉(zhuǎn)換能力，以十億分之幾的水平檢測(cè)有毒氣體。他們通過(guò)檢測(cè)苯來(lái)證明了這一點(diǎn)，苯是一種即使在非常小的濃度下也具有致癌性的化合物，并且不存在低成本的檢測(cè)設(shè)備。

林雪平大學(xué)應(yīng)用傳感器科學(xué)部門負(fù)責(zé)人，該論文的合著者詹斯·埃里克森說(shuō)：“使用原子薄金屬的這種新方法對(duì)于未來(lái)的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)應(yīng)用非常有前途。”

通過(guò)將納米結(jié)構(gòu)材料作為有源傳感元件來(lái)提高固態(tài)氣體傳感器的靈敏度，可能會(huì)由于對(duì)界面的影響而變得復(fù)雜。納米顆粒，顆?；蚪佑|點(diǎn)的界面可能會(huì)導(dǎo)致電流-電壓響應(yīng)非線性，高電阻，最終導(dǎo)致電噪聲，從而限制了傳感器的讀數(shù)。

這項(xiàng)工作報(bào)告了通過(guò)在碳化硅上外延生長(zhǎng)的零碳層(也稱為緩沖層)上進(jìn)行物理氣相沉積，可以制備一層原子厚度的電連續(xù)鉑層的可能性。在3–4Å的薄Pt層中，由于電荷轉(zhuǎn)移到Pt或從Pt轉(zhuǎn)移，金屬的電導(dǎo)率在與化學(xué)分析物相互作用時(shí)受到強(qiáng)烈調(diào)節(jié)。與化學(xué)物質(zhì)的強(qiáng)相互作用以及材料的可擴(kuò)展性，使得能夠制造化學(xué)電阻器設(shè)備，以化學(xué)方式對(duì)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行電子讀取，檢測(cè)限低于十億分之幾(ppb)。由零碳原子層上的Pt原子薄形成的二維系統(tǒng) 碳化硅上的碳納米管為彈性和高靈敏度化學(xué)檢測(cè)開辟了一條途徑，并且可以成為設(shè)計(jì)具有出色活性和選擇性的新型多相催化劑的途徑。