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「金烯」（goldene）是一種厚度只有一個原子的二維金屬材料，由瑞典林雪平大學（Linköping University）的材料科學家霍特曼（Lars Hultman）團隊研發而成，是世界上最薄的金片。目前這項研究成果已刊登於《自然合成》（Nature Synthesis）期刊中，由於它的製造方式簡單且適合大規模生產，未來有望應用於感測、催化等領域。
 
金烯和科學家在2004年研發出的石墨烯（graphene）一樣，都是由單層原子組成的二維材料，但過去在生成二維金屬時往往會遇到許多困難，因為金屬原子在合成時大多會聚集在一起，形成奈米顆粒（nanoparticles）。霍特曼團隊在先前就曾將單層原子厚度的錫（tin, Sn）、鉛（lead, Pb）附著在各種物質上，或是生產出可以夾在其他材料之間的金片。而團隊這次研發出的金烯，是目前已知的第一種獨立、不須附著在其他材料上的二維金屬。
 
金烯的製備從一種含有碳化鈦（titanium carbide）夾層，且夾層兩側皆為矽（silicon, Si）單原子的材料開始。在這種三明治結構的材料上方加入金，金在加入後會擴散至三明治結構中並與矽交換位置，然後再使用鹼性鐵氰化鉀溶液（potassium ferricyanide）〔註〕將碳化鈦蝕刻掉，就能獲得僅有單層原子厚度的金。這種金的厚度約為100奈米（nm），比當今能合成出的最薄金箔還薄400倍。
 

〔註〕又稱村上試劑（Murukami's reagent），是日本鐵匠用來蝕刻鐵、進行裝飾的配方。在此研究中，團隊還在試劑內添加了界面活性劑，這些分子能在金和周圍液體之間形成具有保護、屏障功能的化合物，以防止單原子的金烯黏在一起。

 
金烯在金奈米粒子領域中十分具有應用的前景。舉例說明，當光打在金奈米顆粒表面的電子海（electron sea）時可以產生波動，進而引導、集中能量。目前這種金奈米顆粒對於光的強烈反應，可以作為金光催化劑（gold photocatalysts）用於分解水並產生氫氣。霍特曼表示，金烯未來在此類領域也相當具有開拓的機會，但團隊仍須對金烯的特性進行更詳細的研究。
 
來自英國卡地夫大學（University of Cardiff）、負責開發金催化劑的化學家哈欽斯（Graham Hutchings）在《自然》（Nature）期刊的報導中提到，他擔心村上試劑中殘留的鐵可能會阻礙金作為催化劑的發展，使得金烯在應用上出現一些問題。目前，研究團隊也正在尋找更好的方法篩選出金，並生長出更大的材料薄片。他們也正在探索這種製備方法，是否可以延伸用於製造其他具有催化能力的金屬單層，像是銥（iridium, Ir）、鉑（platinum, Pt）、鈀（palladium, Pd）等金屬。

 
新聞來源
Peplow, M. (18 April 2024). Meet ‘goldene’: this gilded cousin of graphene is also one atom thick. Nature, https://www.nature.com/articles/d41586-024-01118-0