單原子薄的鉑金是出色的化學傳感器

瑞典查爾默斯工業大學的研究人員與其他大學的同事一起發現了制備單原子薄鉑金用作化學傳感器的可能性。該結果最近發表在科學雜志《先進材料界面》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的石墨烯狀的2-D絕緣材料，可實現鉑的二維生長。

簡而言之，我們設法使金屬層的厚度只有一個原子，是一種新材料。我們發現，這種原子級薄的金屬對其化學環境非常敏感。當它與氣體相互作用時，其電阻會發生很大變化。 ”，Kyung Ho Kim解釋了這篇文章的主要作者，他是查爾默斯大學微技術和納米科學系量子設備物理實驗室的博士后。

研究的實質是在石墨烯以外的二維材料的發展。

量子裝置副教授塞繆爾·拉拉·阿維拉(Samuel Lara Avila)表示：“原子薄的鉑可能對化學物質的超靈敏和快速電檢測有用。我們已經詳細研究了鉑的情況，但其他金屬(如鈀)也產生了相似的結果。”物理實驗室和本文的作者之一。

研究人員使用了原子級薄鉑的靈敏的化學-電轉換能力，以十億分之幾的水平檢測有毒氣體。他們通過檢測苯來證明了這一點，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設備。

林雪平大學應用傳感器科學部門負責人，該論文的合著者詹斯·埃里克森說：“使用原子薄金屬的這種新方法對于未來的空氣質量監測應用非常有前途。”

通過將納米結構材料作為有源傳感元件來提高固態氣體傳感器的靈敏度，可能會由于對界面的影響而變得復雜。納米顆粒，顆粒或接觸點的界面可能會導致電流-電壓響應非線性，高電阻，最終導致電噪聲，從而限制了傳感器的讀數。

這項工作報告了通過在碳化硅上外延生長的零碳層(也稱為緩沖層)上進行物理氣相沉積，可以制備一層原子厚度的電連續鉑層的可能性。在3–4Å的薄Pt層中，由于電荷轉移到Pt或從Pt轉移，金屬的電導率在與化學分析物相互作用時受到強烈調節。與化學物質的強相互作用以及材料的可擴展性，使得能夠制造化學電阻器設備，以化學方式對化學物質進行電子讀取，檢測限低于十億分之幾(ppb)。由零碳原子層上的Pt原子薄形成的二維系統 碳化硅上的碳納米管為彈性和高靈敏度化學檢測開辟了一條途徑，并且可以成為設計具有出色活性和選擇性的新型多相催化劑的途徑。