迄今为止，二维材料领域已经蓬勃发展了近二十年。二维材料的研究对象从一开始的石墨烯，到后来的六方氮化硼，再到黑磷、过渡金属二硫化物等等，极大的丰富了人类可以获取利用的材料范围，有望在未来的光电应用、新型传感器、光伏产业乃至量子信息领域发挥出重要的作用。

然而，二维纯金属的性质却讨论很少。在历史上金属的出现（例如青铜、铁）曾极大的推动人类社会的生产力发展，纯金属在从三维降至二维的情况下性质会发生怎样的变化值得讨论与探究。由于金属可以分为贵金属（惰性较强）和活泼金属，活泼金属在空气中容易被氧化，因此二维纯金属材料很难用活泼金属实现。二维惰性贵金属的制备，最有代表性的则是二维金原子层的制备。

鉴于此，来自新加坡南洋理工学院NTU的研究人员在著名化学期刊ChemicalReviews上以Two-DimensionalMetalNanomaterials:Synthesis,Properties,andApplications为题发表综述文章，系统介绍了二维金属纳米材料的合成策略，然后详细描述了两类，即自下而上的方法和自上而下的方法，的各种二维金属合成方法。在介绍了二维金属纳米材料独特的物理和化学性质后，该综述还详细讨论了二维金属纳米材料在催化、表面增强拉曼散射、传感、生物成像、太阳能电池和光热治疗等方面的潜在应用。同时，该综述还提出了该研究领域面临的挑战和机遇。

二维纯金属纳米材料概览。

图源：Chem.Rev.,,13,–.

年，来自意大利NEST纳米技术创新中心的StivenForti和CamillaColettiPulickel教授领导的研究团队在NatureCommunications上提出了一种制备大面积二维金单原子层方法，其中二维金层可稳定存在于碳化硅和单层石墨烯之间。文章证明了二维金单原子层是价带低于费米能级，且最大值为50meV的半导体。通过调节SiC/石墨烯界面上的金含量，文章在二维金单原子层中诱导了半导体到金属的转变，这一性质转变有望在基础物理和工程应用中产生巨大的潜力。

图1.二维金单原子层的电子性质

图源：NatCommun11,.

降低给定化合物的维数已成为材料研究领域的一大热点，因为这为探索和利用大块晶体中无法获得的性质开辟了可能性。虽然几种化合物可以相对容易地通过物理方法呈现二维形态，但许多其他化合物很难分离。特别是，除石墨外，基本上没有任何单一元素材料可以轻易剥落。

二维金属在催化、传感、增强磁场等领域有着广阔的应用潜力。这种诱人的应用潜力促进了低维金属合成方法的发展。已经实施了几种基于化学的策略，但大多数都产生了不同形状和几何形状的纳米结构。

目前，物理方法已被证明能有效地在其他金属表面上生成过渡金属单层。通常，这类研究的主要焦点是重原子之间的相互作用，产生表面态的大自旋轨道分裂，这可能对自旋电子学设备有用。

然而，金属基底和二维原子层之间的强烈相互作用通常阻碍了获得后者固有特性的可能性。此外，将表面能保持在足够低的水平，以避免多层岛的生长是一个需要解决的重要问题，通常必须采用加盖介质解决方案。

图2.界面的结构性质

图源：NatCommun11,.

在本文中，研究人员通过在Si端SiC（）表面使金原子以其自身的高度结晶的方式排列。研究人员发现，当插入金层的数量从一层增加到两层时，二维半导体金发生了向金属的转变。

过渡金属原子已经插在SiC（）上的缓冲层石墨烯或零层石墨烯（ZLG）下面，以及Ni（）上的外延石墨烯下面。掺杂石墨烯π-带或石墨烯狄拉克锥中会由于莫尔超周期性而打开的小间隙。

最近的研究表明，金的5d轨道和石墨烯的价带之间的相互作用可以在SiC（）上金嵌入石墨烯的价带深处打开自旋轨道隙。然而，没有任何证据表明金属层中存在二维色散带，这表明薄膜的顺序是明确的。

本工作中提出的插层方法在二维半金属（即石墨烯）和由金原子三角形晶格形成的二维材料之间产生范德华异质结构，其电子性质可根据层数进行调节。

通过在石墨烯和6H-SiC（）之间的异质界面上合成一层金，研究人员定义了一种具有半导体性质的材料，在平均能量为的情况下显示出最大的价带?meV低于费米能级。

图3.二维金单原子层的莫尔结构。

图源：NatCommun11,.

研究人员已经确定金原子以高度有序的三角形晶格排列，模仿SiC发展自己的结构。这种电子带色散具有真正的二维特性，并且通过简单的TB模型可以很好地再现。

将插层金的数量从一层调整到两层，可以得到具有金属特征的二维金。金层内的原子间作用力使晶格参数从3.08?缩小至2.93??，但还没有完全放松到Au（）组态，它有2.88??作为原子间距。石墨烯在电子性质方面也受到底层2D金的影响。

此外，半导体二维金原子层的范霍夫奇点约为?meV，使该系统成为低温下观察集体现象的一个非常吸引人的平台。整个结构是整体的，不需要任何转移。

除了这类材料带来的深刻的基本兴趣之外，文章还分析了该系统从太赫兹辐射的检测，到涉及自旋自由度的更复杂的光电设备等大量可能应用。文章相信，二维金原子层还将成为一个探索二维黄金中的非线性光学效应平台，从而开辟出二维材料研究中的一个全新的领域。

面向未来，作为一类独特的二维纳米材料，二维金属纳米材料因其诱人的物理化学性质和广泛的应用前景必将受到越来越多的

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