单原子薄的铂金是出色的化学传感器

瑞典查尔默斯工业大学的研究人员与其他大学的同事一起发现了制备单原子薄铂金用作化学传感器的可能性。该结果最近发表在科学杂志《先进材料界面》上。

沉积在碳“缓冲层”表面上的铂原子的示意图，该碳“缓冲层”是在碳化硅上外延生长的石墨烯状的2-D绝缘材料，可实现铂的二维生长。

简而言之，我们设法使金属层的厚度只有一个原子，是一种新材料。我们发现，这种原子级薄的金属对其化学环境非常敏感。当它与气体相互作用时，其电阻会发生很大变化。 ”，Kyung Ho Kim解释了这篇文章的主要作者，他是查尔默斯大学微技术和纳米科学系量子设备物理实验室的博士后。

研究的实质是在石墨烯以外的二维材料的发展。

量子装置副教授塞缪尔·拉拉·阿维拉(Samuel Lara Avila)表示：“原子薄的铂可能对化学物质的超灵敏和快速电检测有用。我们已经详细研究了铂的情况，但其他金属(如钯)也产生了相似的结果。”物理实验室和本文的作者之一。

研究人员使用了原子级薄铂的灵敏的化学-电转换能力，以十亿分之几的水平检测有毒气体。他们通过检测苯来证明了这一点，苯是一种即使在非常小的浓度下也具有致癌性的化合物，并且不存在低成本的检测设备。

林雪平大学应用传感器科学部门负责人，该论文的合著者詹斯·埃里克森说：“使用原子薄金属的这种新方法对于未来的空气质量监测应用非常有前途。”

通过将纳米结构材料作为有源传感元件来提高固态气体传感器的灵敏度，可能会由于对界面的影响而变得复杂。纳米颗粒，颗粒或接触点的界面可能会导致电流-电压响应非线性，高电阻，最终导致电噪声，从而限制了传感器的读数。

这项工作报告了通过在碳化硅上外延生长的零碳层(也称为缓冲层)上进行物理气相沉积，可以制备一层原子厚度的电连续铂层的可能性。在3–4Å的薄Pt层中，由于电荷转移到Pt或从Pt转移，金属的电导率在与化学分析物相互作用时受到强烈调节。与化学物质的强相互作用以及材料的可扩展性，使得能够制造化学电阻器设备，以化学方式对化学物质进行电子读取，检测限低于十亿分之几(ppb)。由零碳原子层上的Pt原子薄形成的二维系统 碳化硅上的碳纳米管为弹性和高灵敏度化学检测开辟了一条途径，并且可以成为设计具有出色活性和选择性的新型多相催化剂的途径。