柔性电子、微流体和其他尖端的工程应用利用二维(2D)金属氧化物。这些氧化物层是薄而有力的薄片，它们结合了氧化物的有用的大量电子性质和纳米材料的高表面积活性。虽然2D金属氧化物非常有用，但它们的合成本质上是困难和昂贵的。澳大利亚皇家墨尔本理工学院的Ali Zavabeti和同事希望通过室温液态金属合成过程来降低这些合成成本，同时还能获得以前不能生产的新2D氧化物。通过使用不同的镓合金作为溶剂，Zavabeti和他的同事们展示了一种低成本且可伸缩的过程，这种过程可以产生孤立的原子薄的二维金属氧化物。
这段视频展示了液态金属的新行为，这是澳大利亚墨尔本RMIT大学研究的一部分，它将彻底改变我们化学的方式。礼貌RMIT大学
其不同的电子性质和潜在的大表面积与体积比，使二维金属氧化物理想的候选者在柔性电子产品中使用。理想情况下，研究人员可以通过制造超薄的2D样品来最大限度地提高表面积与体积比。Zavabeti等人通过一种新型液态金属合成来实现这一目标。
该小组通过建立一种由HfO2组成的超薄电介质，并描述其电子特性，证明了他们的程序的有效性。这款介电装置具有一个降的电场值，比传统的HfO2设备高出三个数量级。此外，该装置的介电常数和带隙与体积HfO2相同。
Zavabeti和同事们用一种新的去角质技术准备了这种高功能的金属氧化物。他们准备了目标前体的熔体，例如Hf、Al、Gd和溶剂galinstan——一种含有镓、铟和锡的无毒金属合金。将熔体的液滴暴露在空气中，就可以氧化。最后，他们将形成的金属氧化物分离出来，例如，HfO2,Al2O3，或GdO2，通过简单地接触到液滴的基质。
通过高解析度透射电子显微镜(hr- tem)分析发现，纯金属氧化物层厚度约0.5 ~ 1nm。传统的沉积技术(如化学蒸汽)，产生最小厚度约为5纳米的样品。此外，原子力显微镜(AFM)的分析表明，一个均匀的表面缺乏具有财产破坏性的针孔。
这种液态金属合成技术依赖于大多数金属和合金在室温下显示的自限原子薄氧化膜。热力学规定，产生最大的吉布斯自由能的氧化物将在表面上占主导地位。通过分析单个金属的吉布斯自由能，研究人员确定了合金溶剂和液态金属的组合物将产生靶金属氧化物。
研究人员还描述了一种液体悬浮技术，它们在金属熔体中产生气泡。在这个气泡中，目标金属氧化物被悬浮在水中。他们相信这两种合成方法将允许其他以前无法实现的金属氧化物的形成和特征，其中许多“由于其不同的电子、磁性、光学和催化性能而具有非凡的重要性”。
科学报道了全部细节。
——文章发布于2017年11月3日
