Forscher der Universität Linköping sie haben es geschafft zu bekommen Goldschichten sind nur ein einziges Atom dick dank einer jahrhundertealten Methode japanischer Schmiede. Dies ist eine wichtige Innovation, die den Namen trägt goldennach Jahren erfolgloser Versuche aufgrund der Klumpenneigung des Metalls.
„Wenn man ein Material extrem dünn macht, passiert etwas Außergewöhnliches – wie bei Graphen. Wie Sie wissen, passiert das Gleiche.“ Gold ist normalerweise ein Metall, aber wenn es nur ein Atom dick ist, kann es stattdessen zu einem Halbleiter werden„erklärte Shun Kashiwaya, Forscher an der Abteilung für Materialdesign der Universität Linköping.
Um das Goldene zu schaffen, verwendeten die Forscher ein dreidimensionales Grundmaterial, in das Gold zwischen Schichten aus Titan und Kohlenstoff eingebettet ist.
„Wir hatten das Grundmaterial für völlig andere Anwendungen entwickelt. Wir begannen mit einer elektrisch leitfähigen Keramik namens Titan-Siliziumkarbid, bei der das Silizium in dünnen Schichten vorliegt Die Idee bestand darin, das Material mit Gold zu beschichten, um Kontakt herzustellen. Aber als wir das Bauteil hohen Temperaturen aussetzten, Die Siliziumschicht wurde im Grundmaterial durch Gold ersetzt“, sagte Lars Hultman, Professor für Dünnschichtphysik an der Universität Linköping.
Das als Interkalation bezeichnete Phänomen ermöglicht die Gewinnung von Gold und Titankarbid: Von dort aus können Forscher abgeblättert oder sozusagen extrahiert, das Gold. Jahrelang wussten sie nicht, was sie tun sollten, bis zum Wendepunkt. Durch reinen Zufall fand Lars Hultman einen Methode das kommt Wird in der japanischen Schmiedekunst verwendet seit über hundert Jahren. Wird genannt Murakami-Reagenz und dient dazu, Kohlenstoffrückstände zu entfernen und die Farbe von Stahl bei der Herstellung von Messern zu verändern. Es war jedoch nicht möglich, genau das gleiche Rezept wie die Schmiede zu verwenden.
Die Methode wurde vom Forscher Shun Kashiwaya modifiziert: „Ich habe verschiedene Konzentrationen von Murakamis Reagenz und verschiedene Zeitintervalle zum Ätzen ausprobiert. Ein Tag, eine Woche, ein Monat, mehrere Monate. Wir haben festgestellt, dass es umso besser ist, je niedriger die Konzentration und je länger der Ätzprozess ist. Aber es war immer noch nicht genug.
Die Gravur muss nämlich im Dunkeln erfolgen Denn bei Lichteinwirkung entsteht Cyanid, das Gold auflöst. Der letzte Schritt war Machen Sie die Goldbleche stabil. Es sollte verhindert werden, dass sich die freigelegten zweidimensionalen Blätter wellen ein Tensid hinzugefügt.
„Die Goldblätter sind in einer Lösung, ein bisschen wie Cornflakes in Milch. Mit einer Art ‚Sieb‘ können wir das Gold sammeln und es unter einem Elektronenmikroskop untersuchen, um zu bestätigen, dass es uns gelungen ist. Und das haben wir geschafft“, fügte Shun Kashiwaya hinzu .
Die neuen Eigenschaften des Goldenen sind darauf zurückzuführen Gold hat zwei freie Bindungen, wenn es zweidimensional ist. Zukünftige Anwendungen könnten Folgendes umfassen: Umwandlung von Kohlendioxid, Katalyse zur Erzeugung von Wasserstoff, selektive Produktion von Mehrwertchemikalien, Wasserstoffproduktion, Wasseraufbereitung, Kommunikationslösungen und vieles mehr. Außerdem, Die Menge an Gold, die derzeit in seinen Anwendungen verwendet wird, kann äußerst gering sein.
Der nächste Schritt für Forscher der Universität Linköping wird darin bestehen, zu untersuchen, ob dies möglich ist Machen Sie dasselbe mit anderen Edelmetallen und identifizieren Sie weitere zukünftige Anwendungen.
Tags: Goldene Zum ersten Mal wurden Goldschichten mit einer Dicke von einem Atom hergestellt
