具有原子薄的金属合金由于其在二维(2D)电路,传感器,催化剂等中的互连/触点的潜在应用而受到越来越多的关注。
有鉴于此,莱斯大学Chandra Sekhar Tiwary,Pulickel M. Ajayan,巴西坎皮纳斯大学(UNICAMP)Douglas Soares Galvão报道了一种易于扩展的技术,可以从其3D准晶体前体合成2D金属合金。
文章要点
1)研究人员使用Al66Co17Cu17合金的十边形准晶体(QC)作为前驱体来提取相应的2D合金结构。通过超声处理进行液体剥离二甲基甲酰胺(DMF)中的QC。长时间剥落(约60 h)后,将QC从与溶剂接触的那些表面逐层剥落。该剥离过程可以产生两种具有不同对称性的结构,即两重和十重对称性。最后,采用超速离心对剥离后的产物进行提纯。
2)液体剥离QC的原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)图像显示,在大块QC中,可以观察到直径为50-100 µm的十棱柱小平面形貌。这些结构具有十重对称性。同时,结构倾向于沿着十倍棱镜的10倍方向生长。此外,通过 SEM测量准确地获得了剥落的十边形薄片的长度。剥落的二维十边形薄片呈现出光滑的表面,其厚度约为2.5 nm,横向尺寸约为200 nm。此外,剥落的二维十边形QC的明场TEM微结构显示,DMF中的液体剥离产生了几层的薄片,并且这些纳米薄片彼此堆叠。且大部分剥落的薄片是平面薄片,其中很少有薄片的尺寸为µm。同时,二维十边形QC薄片非常稳定,因为它们在薄片边缘附近具有非晶相。此外,HRTEM和相应的FFT图像清楚地表明,局部区域存在完美的十边形对称性。
3)研究发现,所获得的2D金属层可与WS2结合形成堆积异质结构。单层和几层厚的十边形准晶体/WS2异质结构为析氢反应提供了丰富的催化活性位点。在60 mV的电势下可进行析氢反应,并具有长期耐久性。
Thakur Prasad Yadav, et al, Extraction of Two-Dimensional Aluminum Alloys from Decagonal Quasicrystals, ACS Nano, 2020
DOI:10.1021/acsnano.0c03081
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c03081