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研究突破获得准二维金，来自MIPT光子学和二维材料中心的研究人员合成了一种准二维金薄膜，揭示了通常不被归类为二维材料是如何形成原子薄层。这项发表在《先进材料界面》上的研究表明，利用单层二硫化钼作为粘接层，可以在任意表面沉积准二维金。由此产生的超薄金薄膜只有几纳米厚，导电性能非常好，对柔性和透明的电子产品非常有用。这一发现可能有助于开发一类具有独特控制光的新型光学超材料。 石墨烯是第一个被发现的二维材料，它是一种单原子厚的碳原子片，呈蜂窝状。成功合成及其令人兴奋的性质，研究已经产生了一个全新的科学技术领域。关于石墨烯的开创性实验为MIPT的毕业生安德烈·海姆(Andre Geim)和克斯特亚·诺沃塞洛夫(Kostya Novoselov)赢得了诺贝尔物理学奖。从那时起，已经发现了100多种类似石墨烯的物质。它们有趣的特性在生物医学、电子和航空航天工业中得到了应用。这些材料属于层状晶体，它们的层间相互束缚较弱，但具有较强的内部完整性。
例如，铅笔里的石墨本质上是许多堆叠在一起的石墨烯层，它们的结合是如此之弱，以至于海姆和诺沃塞洛夫著名地使用胶带将它们剥离。然而，许多材料，如金、银和铜，并没有分层结构。不过，理论上它们可以形成二维层，这对于柔性和透明的电子产品来说必不可少。在可能的应用中，甚至有超薄电极，它将使神经接口具有解决医学问题的潜力，并最终将生物的神经系统与电子设备集成在一起。在任意表面沉积金属薄膜的唯一技术产生层还不够薄。它包括在高真空下热蒸发三维金属样品。 蒸发后的金属颗粒粘附在硅基基底上，形成纳米尺寸的岛屿，岛屿逐渐长大，最终闭合了之间的缝隙。只有当薄膜达到20纳米厚时，这个过程才会产生相对均匀的薄膜。工程师需要透明薄膜，这意味着他们需要超过两倍的厚度。提前停止沉积也不是一种选择，因为薄膜仍然有太多的间隙和不均匀性，影响了它们的电导率。同样，金属网与金属片相比是一种较差的导体。莫斯科物理与技术研究所的研究人员首先假设二维金属可以沉积在其他二维材料上。
石墨烯是第一个候选材料，但金对它的润湿性较差。结果，黄金以柱子的形式沉积下来。这种垂直的生长方式使胶片上的缝隙无法闭合。虽然石墨烯上的金沉积对于其他应用来说很有趣，比如表面增强拉曼光谱，但是用这种方法得到的亚10纳米薄膜不导电。研究小组继续研究了二维过渡金属双卤代烷的金属薄膜生长。具体来说，二硫化钼被使用，因为硫化合物是已知的极少数与金形成稳定键的化合物之一。该论文的主要作者之一尤里·斯特布诺夫(Yury Stebunov)说：我们有这个想法已经有一段时间了。 然而，许多处理二维材料的技术仍在发展中。并不是所有的都可以广泛使用，这项研究需要大量的人力和物力资源。只有在总统项目下获得拨款，才能把我们的想法付诸实践。初期，研究人员使用在高真空热蒸发沉积薄黄金电影与二氧化硅和硅衬底上的单层二硫化钼。团队使用电子和原子力显微镜比较这些黄金的影片在不同厚度的结构类似的电影生长在纯硅，没有二硫化钼单分子层。添加的二维材料界面可以在厚度仅为3-4纳米的情况下形成导电性能优异的连续金膜。
由于光子和光电器件是这种准二维金属薄膜的关键应用，物理学家们通过光谱椭圆偏振法研究了样品的光学性质，首次报道了超薄金薄膜的光学常数。该论文的资深作者，南丹麦大学的瓦伦丁·沃尔科夫教授，同时也是MIPT纳米光学和等离子体实验室的负责人说：任何研究人员都可以使用我们的数据来建模光子或光电设备，甚至是被称为超材料的人工材料。最终，我们提出的技术可以帮助设计这样的材料和设备。添加一层二硫化钼使薄而光滑的金属薄膜成为可能。该团队强调了技术的普遍适用性： 单层膜可以沉积在任何性质的任意表面，从而产生超薄、超细的金属薄膜涂层。这种准二维金属层可以集成到多层三维结构中，其中包含各种二维材料。它们被称为范德瓦尔斯异质结构，可能具有不同的“成分”，包括半导体、介质、半金属，以及从现在开始的金属。该研究的合作者之一，MIPT光子学和二维材料中心主任Aleksey Arsenin说：预计这仅仅是准二维金属科学的开始。不久以前，这些材料甚至连科学家都无法获得。有了这样的新技术，就可以谈论它们对柔性和透明电子产品的前景。
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