Znanstveniki ustvarjajo atomsko tanko zlato s stoletno japonsko tehniko izdelave nožev

Časovni žig: 18. april 2024 1: 36 PM
Izvorno vozlišče: 2732961

Ponovno objavil Platon

Grafen je bil razglašen za čudežni material, vendar je tudi sprožil hitenje iskanja drugih obetavnih atomsko tankih materialov. Zdaj je raziskovalcem uspelo ustvariti 2D različico zlata, ki jo imenujejo "goldene", ki bi lahko imela številne aplikacije v kemiji.

Znanstveniki so več desetletij ugibali o možnosti ustvarjanja plasti ogljika, debele samo en atom. Toda šele leta 2004 je skupina z Univerze v Manchestru v Združenem kraljestvu prvič izdelala grafenske plošče z uporabo izjemno preproste tehnike, s katero so jih odlepili s grude grafita z običajnim lepilnim trakom.

Visoka trdnost, visoka prevodnost in nenavadne optične lastnosti nastalega materiala so sprožile stampedo pri iskanju aplikacij zanj. Vendar pa je tudi spodbudilo raziskovalce, da raziščejo, kakšne eksotične zmožnosti bi lahko imeli drugi ultratanki materiali.

Zlato je eden od materialov, ki so si ga znanstveniki že dolgo prizadevali narediti tako tankega kot grafen, a doslej so bila prizadevanja zaman. Zdaj pa so si raziskovalci z univerze Linköping na Švedskem izposodili staro japonsko tehniko kovanja, da bi ustvarili ultra tanke kosmiče, čemur pravijo "zlato".

"Če naredite material izjemno tanek, se zgodi nekaj izjemnega," je dejal Shun Kashiwaya, ki je vodil raziskavo. Sporočilo za javnost. "Enako se zgodi z zlatom."

Izdelava goldena se je v preteklosti izkazala za težko, ker se njegovi atomi nagibajo k združevanju. Torej, tudi če lahko ustvarite 2D list zlatih atomov, se ti hitro zvijejo in namesto tega ustvarijo nanodelce.

Raziskovalci so se temu izognili tako, da so vzeli keramiko, imenovano titanov silicijev karbid, ki vsebuje ultra tanke plasti silicija med plastmi titanovega karbida, in jo prevlekli z zlatom. Nato so ga segreli v peči, zaradi česar je zlato difundiralo v material in zamenjalo plasti silicija v procesu, znanem kot interkalacija.

To je ustvarilo atomsko tanke plasti zlata, vdelane v keramiko. Da bi ga dobili ven, so si morali izposoditi stoletno tehniko, ki so jo razvili japonski izdelovalci nožev. Uporabili so kemično formulacijo, znano kot Murakamijev reagent, ki jedka ostanke ogljika, da so počasi razkrili zlate liste.

Raziskovalci so morali eksperimentirati z različnimi koncentracijami reagenta in različnimi časi jedkanja. Dodati so morali tudi detergentu podobno kemikalijo, imenovano surfaktant, ki je zaščitila zlate liste pred tekočino za jedkanje in jim preprečila, da bi se zvile. Zlate kosmiče bi nato lahko presejali iz raztopine, da bi jih podrobneje preučili.

V papir v Sinteza narave, raziskovalci opisujejo, kako so uporabili elektronski mikroskop, da bi potrdili, da so zlate plasti res debele samo en atom. Pokazali so tudi, da so zlati kosmiči polprevodniki.

Ni prvič, da je nekdo trdil, da je ustvaril goldene, opombe Narava. Toda prejšnji poskusi so vključevali ustvarjanje ultratankih plošč, stisnjenih med druge materiale, in ekipa Linköping pravi, da je njihov trud prvi, ki je ustvaril "prostostoječo 2D kovino".

Material bi lahko imel vrsto primerov uporabe, pravijo raziskovalci. Zlati nanodelci že obetajo kot katalizatorji, ki lahko spremenijo plastične odpadke in biomaso v dragocene materiale, ugotavljajo v svojem prispevku, in imajo lastnosti, ki bi se lahko izkazale za koristne za pridobivanje energije, ustvarjanje fotonske naprave, ali celo cepljenje vode za ustvarjanje vodikovo gorivo.

Potrebno bo delo, da se prilagodi metoda sinteze, tako da lahko proizvede komercialno uporabne količine materiala, kar je izziv, ki je odložil popoln prihod grafena kot široko uporabljenega izdelka. Toda ekipa tudi preiskuje, ali je mogoče podobne pristope uporabiti za druge uporabne katalitične kovine. Grafen morda še dolgo ne bo edini čudežni material v mestu.

Kreditno slike: Sinteza narave (CC BY 4.0)