Как дёшево и эффективно нанести моноатомный слой платины

Платиновые плёнки используются в качестве катализаторов а в топливных ячейках, и в микроэлектронике. Потребность в создании сверхтонких плёнок тем не менее определяется не только всё возрастающей ценой самогó драгоценного металла, но и очень интересными свойствами получаемого наноматериала.

Сегодня тонкие платиновые покрытия получают осаждением из газовой фазы или молекулярно-пучковой эпитаксией.

Недостатком этих методов являются дороговизна специального оборудования (вакуумные камеры) и невысокая скорость образования самих металлических слоёв (атомы подолгу выискивают доступные места с наименьшей энергией).

В Национальном институте стандартов и технологий (США) найден способ создания монослоёв буквально в простом химическом стакане, причём… за секунду. С инженерной точки зрения — проще некуда. Что же может служить альтернативой осаждению отдельных атомов из газовой фазы?

Только осаждение атомов из раствора — гальванотехника.

switzer_630.jpg Рис. 1. Послойное осаждение моноатомных плёнок платины с помощью нового гальванического метода (иллюстрация Science).

Но чтобы получить максимально равномерный, гладкий монослой атомов платины, в стандартную процедуру электроосаждения пришлось внести значительные изменения (не зря же она так и не нашла себе применения, несмотря на дешевизну). Обычно платинирование выглядит следующим образом: золотые электроды погружаются в раствор соли платины (комплекса платины), после чего к системе прилагается очень небольшая разность потенциалов (процесс идёт крайне медленно, но такова цена хотя бы относительной равномерности получаемого платинового покрытия). Первые атомы платины осаждаются на различных поверхностных дефектах электрода, однако дальше возникает проблема. Дело в том, что платина предпочитает расти поверх первых платиновых атомов, а не поверх золота. В результате образуются островные структуры, которые в итоге срастаются в относительно толстые весьма шероховатые слои.

Решение же проблемы оказалось на удивление простым. Учёные подняли напряжение вплоть до порогового значения, при котором вместе с платиной начинает восстанавливаться и водород из воды. Обычно подобные режимы никогда не используются, но в данном случае благодаря водороду удалось получить вместо бугорчатого толстого покрытия равномерный одноатомный слой платины, защищённый сверху слоем водородных атомов.

Простое и короткое переключение на обратный потенциал привело к немедленному окислительному удалению защитного водородного слоя с образованием чистого моноатомного платинового покрытия, готового к использованию в качестве катализатора — или для повторного послойного осаждения.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (10 votes)
Источник(и):

1. Chemistry World

2. compulenta.ru