גרפן הוכתר כחומר פלא, אבל הוא גם גרם למהר למצוא מבטיחים אחרים חומרים דקים אטומית. כעת חוקרים הצליחו ליצור גרסה דו-ממדית של זהב שהם מכנים "גולדן", שיכולה להיות לה שלל יישומים בכימיה.
מדענים העלו השערות לגבי האפשרות ליצור שכבות של פחמן בעובי של אטום בודד במשך עשורים רבים. אבל רק בשנת 2004, צוות מאוניברסיטת מנצ'סטר בבריטניה ייצר לראשונה דפי גרפן בטכניקה פשוטה להפליא של קילוף אותם מגוש גרפיט עם סרט דביק נפוץ.
החוזק הגבוה, המוליכות הגבוהה והמאפיינים האופטיים יוצאי הדופן של החומר המתקבל פתחו לטלטלה במציאת יישומים עבורו. אבל זה גם דרבן חוקרים לחקור אילו סוגים של יכולות אקזוטיות יכולות להיות לחומרים דקים במיוחד אחרים.
זהב הוא חומר אחד שמדענים היו להוטים לעשות דק כמו גרפן, אבל עד כה המאמצים עלו בתוהו. אולם כעת, חוקרים מאוניברסיטת לינקופינג בשבדיה שאלו מטכניקת חישול יפנית ישנה כדי ליצור פתיתים דקים במיוחד של מה שהם מכנים "זהובים".
"אם אתה עושה חומר דק במיוחד, משהו יוצא דופן קורה", אמר Shun Kashiwaya, שהוביל את המחקר. הודעה לעיתונות. "אותו דבר קורה עם זהב."
הכנת גולדן הוכיחה את עצמה כקשה בעבר מכיוון שהאטומים שלה נוטים להתקבץ יחד. אז גם אם אתה יכול ליצור יריעת 2D של אטומי זהב, הם מתגלגלים במהירות כדי ליצור ננו-חלקיקים במקום.
החוקרים הצליחו לעקוף זאת על ידי לקיחת קרמיקה בשם טיטניום סיליקון קרביד, הכוללת שכבות דקות במיוחד של סיליקון בין שכבות של טיטניום קרביד, וציפוי זהב. לאחר מכן חיממו אותו בכבשן, מה שגרם לזהב להתפזר לתוך החומר ולהחליף את שכבות הסיליקון בתהליך המכונה intercalation.
כך נוצרו שכבות זהב דקות מבחינה אטומית שהוטבעו בקרמיקה. כדי להוציא את זה, הם היו צריכים לשאול טכניקה בת מאה שנה שפותחה על ידי יצרני סכינים יפניים. הם השתמשו בניסוח כימי הידוע כריאגנט של מורקמי, אשר חורט שאריות פחמן, כדי לחשוף לאט את יריעות הזהב.
החוקרים נאלצו להתנסות בריכוזים שונים של המגיב ובזמני תחריט שונים. הם גם היו צריכים להוסיף כימיקל דמוי חומר ניקוי שנקרא חומר פעיל שטח שהגן על יריעות הזהב מפני נוזל התחריט ומנע מהם להתכרבל. לאחר מכן ניתן היה לנפות את פתיתי הזהב מהתמיסה כדי להיבדק מקרוב יותר.
ב נייר פנימה סינתזה של הטבע, החוקרים מתארים כיצד השתמשו במיקרוסקופ אלקטרונים כדי לאשר ששכבות הזהב אכן היו בעובי אטום אחד בלבד. הם גם הראו שפתיתי הזהב היו מוליכים למחצה.
זו לא הפעם הראשונה שמישהו טוען שיצר את הזהב, הערות טבע. אבל ניסיונות קודמים כללו יצירת היריעות הדקות במיוחד הכרוכות בין חומרים אחרים, וצוות Linköping אומר שהמאמץ שלהם הוא הראשון ליצור "מתכת דו-ממדית עצמאית".
לחומר יכול להיות מגוון מקרי שימוש, אומרים החוקרים. ננו-חלקיקי זהב כבר מראים הבטחה כזרזים שיכולים להפוך פסולת פלסטיק וביומסה לחומרים יקרי ערך, הם מציינים בנייר שלהם, ויש להם תכונות שיכולות להיות שימושיות לקציר אנרגיה, ליצור מכשירים פוטוניים, או אפילו פיצול מים כדי ליצור דלק מימן.
יידרש עבודה כדי לכוונן את שיטת הסינתזה כך שתוכל לייצר כמויות שימושיות מסחריות של החומר, אתגר שעיכב את הגעתו המלאה של גרפן כמוצר בשימוש נרחב גם כן. אבל הצוות גם חוקר האם ניתן ליישם גישות דומות על מתכות קטליטיות שימושיות אחרות. גרפן אולי לא חומר הפלא היחיד בעיר לאורך זמן.
תמונת אשראי: סינתזה של הטבע (CC BY 4.0)
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://singularityhub.com/2024/04/18/scientists-make-atomically-thin-gold-with-century-old-japanese-knife-making-technique/
