Исследователи из Технологического университета Chalmers в Швеции совместно с коллегами из других университетов открыли возможность получения одноатомной тонкой платины для использования в качестве химического сенсора. Результаты исследования были недавно опубликованы в научном журнале Advanced Material Interfaces. Схема атомов платины, нанесенных на поверхность углеродного буферного слоя, представляющего собой графено-подобный 2-D изоляционный материал, выращенный эпитаксиальною на карбиде кремния, что обеспечивает двумерный рост платины.
В двух словах, нам удалось создать слой металла толщиной всего в один атом-своего рода новый материал. Мы обнаружили, что этот атомарно-тонкий металл очень чувствителен к своей химической среде. Его электрическое сопротивление значительно изменяется, когда он взаимодействует с газами, объясняет Кен Хо Ким, посадок в лаборатории физики квантовых устройств на кафедре микротехнологии и нано-науки в Chalmers и ведущий автор статьи.
Суть исследования заключается в разработке 2-D материалов, выходящих за пределы графема.
Атомарно тонкая платина может быть полезна для сверхчувствительного и быстрого электрического обнаружения химических веществ. Мы очень подробно изучили случай платины, но другие металлы, такие как палладий, дают аналогичные результат, говорит Самуэль Лара Авила, адъюнкт-профессор Лаборатории физики квантовых устройств и один из авторов статьи.
Исследователи использовали чувствительную способность химико-электрической трансдукции атомарно тонкой платины для обнаружения токсичных газов на уровне частей на миллиард. Они продемонстрировали это с помощью обнаружения бензола, соединения, которое является канцерогенным даже в очень малых концентрациях. И для которого не существует дешевого устройства обнаружения.
Этот новый подход, использующий атомарно тонкие металлы, очень перспективен для будущих применений мониторинга качества воздуха, говорит Йенс Эрикссон, руководитель отдела прикладных сенсорных исследований Университета Линчепинга и соавтор статьи.
Повышение чувствительности твердотельных газовых датчиков путем включения нано-структурированных материалов в качестве активного чувствительного элемента может быть осложнено воздействием на интерфейсы. Интерфейсы на наночастицах, зернах или контактах могут привести к нелинейному маловольтному отклику, высокому электрическому сопротивлению и, в конечном счете, электрическому шуму, который ограничивает считывание датчика.
В данной работе сообщается о возможности получения электрически непрерывных слоев платины толщиной в один атом путем физического осаждения из паровой фазы на нулевой слой углерода (также известный как буферный слой), выращенный эпитаксиальною на карбиде кремния. При тонком слое Pt толщиной 3-4 Å электрическая проводимость металла сильно модулируется при взаимодействии с химическими Анаитами из-за переноса зарядов В/из Pt. Сильное взаимодействие с химическими веществами, наряду с масштабируем остью материала, позволяет изготавливать хемо-резисторные устройства для электрического считывания химических веществ с предельными значениями обнаружения sub part‐per-billion (ppb).
2-D система, образованная атомарно тонким Pt на нулевом слое углерода на SiC, открывает путь для упругого и высокочувствительного химического обнаружения и может быть путем разработки новых гетерогенных катализаторов с превосходной активностью и селективностью.