Grafen har blitt hyllet som et vidundermateriale, men det satte også i gang et jag for å finne andre lovende atomtynne materialer. Nå har forskere klart å lage en 2D-versjon av gull de kaller "goldene", som kan ha en rekke bruksområder innen kjemi.

Forskere hadde spekulert i muligheten for å lage lag med karbon bare et enkelt atom tykt i mange tiår. Men det var ikke før i 2004 at et team fra University of Manchester i Storbritannia først produserte grafenark ved å bruke den bemerkelsesverdig enkle teknikken med å skrelle dem av en klump grafitt med vanlig klebrig tape.

Det resulterende materialets høye styrke, høye ledningsevne og uvanlige optiske egenskaper satte i gang et stormløp for å finne bruksområder for det. Men det ansporet også forskere til å undersøke hva slags eksotiske egenskaper andre ultratynne materialer kan ha.

Gull er et materiale som forskere lenge har vært ivrige etter å lage så tynt som grafen, men så langt har innsatsen vært forgjeves. Nå har imidlertid forskere fra Linköpings universitet i Sverige lånt fra en gammel japansk smiteknikk for å lage ultratynne flak av det de kaller «gyldne».

"Hvis du lager et materiale ekstremt tynt, skjer noe ekstraordinært," sa Shun Kashiwaya, som ledet forskningen, i en pressemelding. "Det samme skjer med gull."

Å lage goldene har tidligere vist seg vanskelig fordi atomene har en tendens til å klumpe seg sammen. Så selv om du kan lage et 2D-ark med gullatomer, ruller de raskt opp for å lage nanopartikler i stedet.

Forskerne kom rundt dette ved å ta en keramikk kalt titansilisiumkarbid, som har ultratynne lag av silisium mellom lagene av titankarbid, og belegge det med gull. De varmet det deretter opp i en ovn, noe som fikk gullet til å diffundere inn i materialet og erstatte silisiumlagene i en prosess kjent som interkalering.

Dette skapte atomtynne lag av gull innebygd i keramikken. For å få det ut, måtte de låne en hundre år gammel teknikk utviklet av japanske knivmakere. De brukte en kjemisk formulering kjent som Murakamis reagens, som etser bort karbonrester, for sakte å avsløre gullarkene.

Forskerne måtte eksperimentere med ulike konsentrasjoner av reagenset og ulike etsetider. De måtte også tilsette et vaskemiddellignende kjemikalie kalt et overflateaktivt middel som beskyttet gullarkene mot etsevæsken og hindret dem i å krølle seg sammen. Gullflakene kunne så siktes ut av løsningen for å bli undersøkt nærmere.

I en papir inn Natursyntese, beskriver forskerne hvordan de brukte et elektronmikroskop for å bekrefte at gulllagene faktisk bare var ett atom tykke. De viste også at de gylne flakene var halvledere.

Det er ikke første gang noen har hevdet å ha skapt goldene, notater Natur. Men tidligere forsøk har involvert å lage de ultratynne arkene klemt mellom andre materialer, og Linköping-teamet sier at deres innsats er den første til å lage et "frittstående 2D-metall."

Materialet kan ha en rekke brukstilfeller, sier forskerne. Gullnanopartikler viser allerede lovende som katalysatorer som kan gjøre plastavfall og biomasse til verdifulle materialer, noterer de i papiret, og de har egenskaper som kan vise seg nyttige for energihøsting, og skaper fotoniske enheter, eller til og med spalte vann for å lage hydrogenbrensel.

Det vil kreve arbeid å finjustere syntesemetoden slik at den kan produsere kommersielt nyttige mengder av materialet, en utfordring som har forsinket hele ankomsten av grafen som et mye brukt produkt også. Men teamet undersøker også om lignende tilnærminger kan brukes på andre nyttige katalytiske metaller. Grafen er kanskje ikke det eneste vidundermaterialet i byen på lenge.

Bilde Credit: Natursyntese (CC BY 4.0)

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
• PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
• kilde: https://singularityhub.com/2024/04/18/scientists-make-atomically-thin-gold-with-century-old-japanese-knife-making-technique/