Grafeen wordt geprezen als een wondermateriaal, maar het veroorzaakte ook een haast om andere veelbelovende materialen te vinden atomair dunne materialen. Nu zijn onderzoekers erin geslaagd een 2D-versie van goud te maken die ze ‘goldene’ noemen, en die een groot aantal toepassingen in de chemie zou kunnen hebben.

Wetenschappers speculeerden al tientallen jaren over de mogelijkheid om lagen koolstof te creëren van slechts één atoom dik. Maar pas in 2004 produceerde een team van de Universiteit van Manchester in Groot-Brittannië voor het eerst grafeenvellen met behulp van de opmerkelijk eenvoudige techniek om ze met gewoon plakband van een klomp grafiet af te pellen.

De hoge sterkte, hoge geleidbaarheid en ongebruikelijke optische eigenschappen van het resulterende materiaal veroorzaakten een stormloop naar toepassingen ervoor. Maar het spoorde onderzoekers ook aan om te onderzoeken welke exotische mogelijkheden andere ultradunne materialen zouden kunnen hebben.

Goud is een materiaal dat wetenschappers al heel lang graag zo dun willen maken als grafeen, maar tot nu toe zijn hun inspanningen tevergeefs geweest. Nu hebben onderzoekers van de Linköping Universiteit in Zweden echter gebruik gemaakt van een oude Japanse smeedtechniek om ultradunne vlokken te creëren van wat zij ‘goldene’ noemen.

“Als je een materiaal extreem dun maakt, gebeurt er iets buitengewoons”, zegt Shun Kashiwaya, die het onderzoek leidde een persbericht. “Hetzelfde gebeurt met goud.”

Het maken van goldene is in het verleden lastig gebleken, omdat de atomen de neiging hebben samen te klonteren. Dus zelfs als je een 2D-vel van goudatomen kunt maken, rollen ze zich snel op om in plaats daarvan nanodeeltjes te creëren.

De onderzoekers omzeilden dit door een keramiek genaamd titaniumsiliciumcarbide te nemen, dat ultradunne lagen silicium tussen de lagen titaniumcarbide bevat, en deze met goud te bedekken. Vervolgens verhitten ze het in een oven, waardoor het goud in het materiaal diffundeerde en de siliciumlagen verving in een proces dat bekend staat als intercalatie.

Hierdoor ontstonden atomair dunne lagen goud ingebed in het keramiek. Om het eruit te krijgen, moesten ze een eeuwenoude techniek lenen die was ontwikkeld door Japanse messenmakers. Ze gebruikten een chemische formule die bekend staat als Murakami's reagens, die koolstofresten wegetst, om langzaam de gouden platen bloot te leggen.

De onderzoekers moesten experimenteren met verschillende concentraties van het reagens en verschillende etstijden. Ze moesten ook een wasmiddelachtige chemische stof toevoegen, een oppervlakteactieve stof genaamd, die de gouden platen beschermde tegen de etsvloeistof en voorkwam dat ze opkrullen. De goudvlokken konden vervolgens uit de oplossing worden gezeefd om nader te worden onderzocht.

In een papier in Natuur Synthesebeschrijven de onderzoekers hoe ze met een elektronenmicroscoop bevestigden dat de goudlagen inderdaad maar één atoom dik waren. Ze toonden ook aan dat de goldene-vlokken halfgeleiders waren.

Het is niet de eerste keer dat iemand beweert goldene te hebben gemaakt, aantekeningen NATUUR. Maar eerdere pogingen omvatten het creëren van ultradunne platen ingeklemd tussen andere materialen, en het team van Linköping zegt dat hun poging de eerste is om een ​​“vrijstaand 2D-metaal” te creëren.

Het materiaal zou een scala aan gebruiksscenario's kunnen hebben, zeggen de onderzoekers. Gouden nanodeeltjes zijn al veelbelovend als katalysatoren die plastic afval en biomassa kunnen omzetten in waardevolle materialen, zo merken ze op in hun paper, en ze hebben eigenschappen die nuttig kunnen zijn voor het oogsten van energie, waardoor fotonische apparaten, of zelfs water splitsen om te creëren waterstof brandstof.

Het zal werk vergen om de synthesemethode aan te passen, zodat deze commercieel bruikbare hoeveelheden van het materiaal kan produceren, een uitdaging die ook de volledige komst van grafeen als een veelgebruikt product heeft vertraagd. Maar het team onderzoekt ook of soortgelijke benaderingen kunnen worden toegepast op andere nuttige katalytische metalen. Grafeen is misschien niet lang het enige wondermateriaal in de stad.

Krediet van het beeld: Natuur Synthese (CC BY 4.0)

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://singularityhub.com/2024/04/18/scientists-make-atomically-thin-gold-with-century-old-japanese-knife-making-technique/