Unter den verschiedenen Experimenten mit zweidimensionalen Materialien – wie zum Beispiel Graphen -, Goldene kommt auch: Warum ist 2D-Gold so revolutionär?
Goldene, Gold kommt auch in 2D / Research on Nature Synthesis
Am 18. April 2024 wurde eine Studie mit dem Titel „Synthese von Gold, bestehend aus Einzelatom-Schichtgold” (Synthese von Gold einschließlich einer Einzelatom-Goldschicht). Die Autoren sind Shun Kashiwaya, Yuchen Shi, Jun Lu, Davide G. Sangiovanni, Grzegorz Greczynski, Martin Magnuson, Mike Andersson, Johanna Rosen und Lars Hultman, Teil einer Forschungsgruppe an der Universität Linköping, Schweden. Die Studie beschäftigt sich mit der Entstehung von Gold, einem innovativen und sehr dünnen Material. Tatsächlich hat es nur zwei Dimensionen, da es aus einer einzigen Schicht von Goldatomen besteht. Mit dieser revolutionären Struktur erhält Gold auch neue Eigenschaften, die in Anwendungsbereichen wie der Energie sehr nützlich sein können.
Tatsächlich verfügt es über gute Halbleitereigenschaften und könnte möglicherweise CO2 in nützliche Materialien wie Kraftstoff umwandeln und als Katalysator für die Herstellung von Wasserstoff verwendet werden. „Wenn man ein Material extrem dünn macht, passiert etwas Außergewöhnliches, wie es bei Graphen der Fall ist“, sagt Shun Kashiwaya vom Forschungsteam. Die außergewöhnlichen Eigenschaften von Gold sind das Ergebnis der beiden freien Bindungen, die Gold in seiner zweidimensionalen Form besitzt. Die sogenannten 2D-Materialien kommen in der Natur nicht vor und neigen nach ihrer künstlichen Verarbeitung dazu, überraschende Eigenschaften zu zeigen.
Goldenes, 2D-Gold kommt auch vor / Herstellungsprozess
Goldene ist seit einiger Zeit ein begehrtes Material, wenn auch erfolglos, da Goldatome dazu neigen, sich zusammenzuballen. Aber Wissenschaftler haben endlich die Lösung für seine Entstehung gefunden, auch dank etwas Glück. Wir begannen damit, bestimmte Arten von Keramik mithilfe einer alten Technik zu perfektionieren, die auch japanische Schmiede für die Herstellung von Schwertern verwendeten. Der Name dieses Prozesses lautet „Murakami-Reagenz“ und dient zur Entfernung von Kohlenstoffrückständen und zur Umgestaltung der Farbe von Stahl.
„Ich habe in unterschiedlichen Zeitabständen verschiedene Konzentrationen von Murakamis Reagenz ausprobiert.“fügt Shun Kashiwaya hinzu. „Wir haben festgestellt, dass es umso besser ist, je weniger Konzentration und je länger der Prozess dauert.“ Zunächst nutzten die Forscher ein dreidimensionales Grundmaterial, indem sie dünne Siliziumschichten zwischen Schichten aus Titan und Karbid integrierten und diese anschließend mit Gold beschichteten. „Als wir das Bauteil hohen Temperaturen aussetzten, wurde die Siliziumschicht im Grundmaterial durch Gold ersetzt“sagte Lars Hultman, einer der an der Forschung beteiligten Wissenschaftler.
Letztendlich fügten die Wissenschaftler den Goldplatten ein Tensid hinzu, das sie stabilisierte. „Die Goldfolien sind in einer Lösung, ein bisschen wie Cornflakes in Milch. Mit einer Art Sieb haben wir das Gold gesammelt und durch die Untersuchung unter dem Elektronenmikroskop konnten wir bestätigen, dass uns das gelungen ist.“ Dies sind die Erklärungen von Kashiwaya, dem Erstautor der Studie. Zukünftige Forschungsschritte der Wissenschaftler betreffen die Möglichkeit, diese Methode auch auf die Verarbeitung anderer Edelmetalle anwenden zu können, um die Liste der 2D-Materialien zu erweitern. Tatsächlich könnte das außergewöhnliche Graphen bald in den Hintergrund treten.
Maria Maddalena La Ferla
