- 單原子薄鉑制成出色的化學傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2022/10/27
瑞典查爾姆斯理工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”表面上的鉑原子示意圖，碳“緩沖層”是一種在碳化硅上外延生長的類石墨烯二維絕緣材料，可實現鉑的二維生長。
“簡而言之，我們設法制造了一個原子厚的金屬層——一種新材料。我們發現這種原子薄的金屬對其化學環境非常敏感。當它與氣體相互作用時，它的電阻會發生顯著變化” 查爾默斯微技術和納米科學系量子器件物理實驗室的博士后、文章的主要作者 Kyung Ho Kim 解釋道。
研究的本質是開發石墨烯以外的二維材料。
“原子級薄的鉑可用于對化學物質進行超靈敏和快速的電檢測。我們已經非常詳細地研究了鉑的情況，但鈀等其他金屬也會產生類似的結果，”量子裝置副教授塞繆爾·拉拉·阿維拉 (Samuel Lara Avila) 說物理實驗室和文章的作者之一。
研究人員利用原子級薄鉑敏感的化學電轉導能力來檢測十億分之一的有毒氣體。他們通過檢測苯證明了這一點，苯是一種即使在非常低的濃度下也具有致癌性的化合物，并且沒有低成本的檢測設備。
“這種使用原子級薄金屬的新方法對于未來的空氣質量監測應用非常有前景，”林雪平大學應用傳感器科學部門負責人、該論文的合著者 Jens Eriksson 說。
通過結合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因對界面的影響而變得復雜。納米顆粒、晶粒或觸點處的界面可能會導致非線性電流-電壓響應、高電阻，并最終導致限制傳感器讀數的電噪聲。
這項工作報告了通過物理氣相沉積在碳化硅上外延生長的零碳層（也稱為緩沖層）上制備一個原子厚度的電連續鉑層的可能性。使用 3-4 Å 的薄 Pt 層，金屬的電導率在與化學分析物相互作用時受到強烈調制，因為電荷轉移到 Pt 或從 Pt 轉移。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裝置，用于以低于十億分之一 (ppb) 的檢測限對化學物質進行電子讀出。零碳層上原子級薄鉑形成的二維系統on SiC 開辟了一條彈性和高靈敏度化學檢測的途徑，并且可以成為設計具有活性和選擇性的新型多相催化劑的途徑。
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