Το γραφένιο έχει χαιρετιστεί ως ένα θαυματουργό υλικό, αλλά επίσης έσπευσε να βρει άλλα πολλά υποσχόμενα ατομικά λεπτά υλικά. Τώρα οι ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν μια δισδιάστατη εκδοχή χρυσού που αποκαλούν «χρυσό», η οποία θα μπορούσε να έχει μια σειρά από εφαρμογές στη χημεία.

Οι επιστήμονες είχαν εικασίες για τη δυνατότητα δημιουργίας στρωμάτων άνθρακα πάχους μόνο ενός ατόμου για πολλές δεκαετίες. Αλλά μόλις το 2004 μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ στο Ηνωμένο Βασίλειο παρήγαγε για πρώτη φορά φύλλα γραφενίου χρησιμοποιώντας την εξαιρετικά απλή τεχνική ξεφλούδισής τους από ένα κομμάτι γραφίτη με κοινή κολλητική ταινία.

Η υψηλή αντοχή, η υψηλή αγωγιμότητα και οι ασυνήθιστες οπτικές ιδιότητες του προκύπτοντος υλικού προκάλεσαν ταραχή για να βρεθούν εφαρμογές για αυτό. Ωστόσο, ώθησε επίσης τους ερευνητές να διερευνήσουν τι είδους εξωτικές δυνατότητες θα μπορούσαν να έχουν άλλα εξαιρετικά λεπτά υλικά.

Ο χρυσός είναι ένα υλικό που οι επιστήμονες ήθελαν από καιρό να κάνουν τόσο λεπτό όσο το γραφένιο, αλλά μέχρι στιγμής οι προσπάθειες έχουν αποβεί μάταιες. Τώρα, όμως, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Linköping στη Σουηδία έχουν δανειστεί από μια παλιά ιαπωνική τεχνική σφυρηλάτησης για να δημιουργήσουν εξαιρετικά λεπτές νιφάδες από αυτό που αποκαλούν «χρυσό».

«Αν κάνετε ένα υλικό εξαιρετικά λεπτό, συμβαίνει κάτι εξαιρετικό», είπε ο Shun Kashiwaya, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας. ένα δελτίο τύπου. «Το ίδιο συμβαίνει και με τον χρυσό».

Η παραγωγή χρυσού έχει αποδειχθεί δύσκολη στο παρελθόν επειδή τα άτομά του τείνουν να συσσωρεύονται μεταξύ τους. Έτσι, ακόμα κι αν μπορείτε να δημιουργήσετε ένα δισδιάστατο φύλλο ατόμων χρυσού, αυτά γρήγορα τυλίγονται για να δημιουργήσουν νανοσωματίδια.

Οι ερευνητές το ξεπέρασαν αυτό παίρνοντας ένα κεραμικό που ονομάζεται καρβίδιο του πυριτίου τιτανίου, το οποίο διαθέτει εξαιρετικά λεπτά στρώματα πυριτίου μεταξύ των στρωμάτων καρβιδίου του τιτανίου και επικαλύπτοντάς το με χρυσό. Στη συνέχεια το θέρμαιναν σε έναν κλίβανο, γεγονός που προκάλεσε τη διάχυση του χρυσού στο υλικό και την αντικατάσταση των στρωμάτων πυριτίου σε μια διαδικασία γνωστή ως παρεμβολή.

Αυτό δημιούργησε ατομικά λεπτά στρώματα χρυσού ενσωματωμένα στο κεραμικό. Για να το βγάλουν, χρειάστηκε να δανειστούν μια τεχνική αιώνων που αναπτύχθηκε από Ιάπωνες κατασκευαστές μαχαιριών. Χρησιμοποίησαν ένα χημικό σκεύασμα γνωστό ως αντιδραστήριο Μουρακάμι, το οποίο χαράζει τα υπολείμματα άνθρακα, για να αποκαλύψει αργά τα φύλλα χρυσού.

Οι ερευνητές έπρεπε να πειραματιστούν με διαφορετικές συγκεντρώσεις του αντιδραστηρίου και διάφορους χρόνους χάραξης. Έπρεπε επίσης να προσθέσουν μια χημική ουσία που μοιάζει με απορρυπαντικό που ονομάζεται επιφανειοδραστική ουσία που προστάτευε τα φύλλα χρυσού από το υγρό χάραξης και τα εμπόδιζε να κουλουριαστούν. Οι νιφάδες χρυσού θα μπορούσαν στη συνέχεια να κοσκινιστούν από το διάλυμα για να εξεταστούν πιο προσεκτικά.

Σε χαρτί σε Σύνθεση της Φύσης, οι ερευνητές περιγράφουν πώς χρησιμοποίησαν ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο για να επιβεβαιώσουν ότι τα στρώματα χρυσού είχαν πράγματι πάχος μόνο ενός ατόμου. Έδειξαν επίσης ότι οι χρυσές νιφάδες ήταν ημιαγωγοί.

Δεν είναι η πρώτη φορά που κάποιος ισχυρίζεται ότι έχει δημιουργήσει χρυσό, σημειώσεις Φύση. Ωστόσο, οι προηγούμενες προσπάθειες περιελάμβαναν τη δημιουργία των εξαιρετικά λεπτών φύλλων που τοποθετούνται μεταξύ άλλων υλικών και η ομάδα του Linköping λέει ότι η προσπάθειά τους είναι η πρώτη να δημιουργήσει ένα «ελεύθερο 2D μέταλλο».

Το υλικό θα μπορούσε να έχει μια σειρά από περιπτώσεις χρήσης, λένε οι ερευνητές. Τα νανοσωματίδια χρυσού ήδη υπόσχονται ως καταλύτες που μπορούν να μετατρέψουν τα πλαστικά απόβλητα και τη βιομάζα σε πολύτιμα υλικά, σημειώνουν στο έγγραφό τους, και έχουν ιδιότητες που θα μπορούσαν να αποδειχθούν χρήσιμες για τη συλλογή ενέργειας, δημιουργώντας φωτονικές συσκευές, ή ακόμα και διάσπαση νερού για δημιουργία καύσιμο υδρογόνου.

Θα χρειαστεί δουλειά για να τροποποιηθεί η μέθοδος σύνθεσης, ώστε να μπορεί να παράγει εμπορικά χρήσιμες ποσότητες του υλικού, μια πρόκληση που έχει καθυστερήσει την πλήρη άφιξη του γραφενίου ως ευρέως χρησιμοποιούμενου προϊόντος. Αλλά η ομάδα ερευνά επίσης εάν παρόμοιες προσεγγίσεις μπορούν να εφαρμοστούν σε άλλα χρήσιμα καταλυτικά μέταλλα. Το γραφένιο μπορεί να μην είναι το μόνο θαυματουργό υλικό στην πόλη για πολύ.

Image Credit: Σύνθεση της Φύσης (CC-BY 4.0)

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://singularityhub.com/2024/04/18/scientists-make-atomically-thin-gold-with-century-old-japanese-knife-making-technique/