Tiedemiehet luovat atomisesti ohutta kultaa vuosisatoja vanhalla japanilaisella veitsen valmistustekniikalla

Grafeenia on pidetty ihmemateriaalina, mutta se on myös ryntänyt etsimään muuta lupaavaa atomi ohuita materiaaleja. Nyt tutkijat ovat onnistuneet luomaan kullasta 2D-version, jota he kutsuvat "kultaiseksi", jolla voisi olla monia sovelluksia kemiassa.

Tutkijat olivat spekuloineet mahdollisuudesta luoda vain yhden atomin paksuisia hiilikerroksia vuosikymmeniä. Mutta vasta vuonna 2004 Manchesterin yliopiston ryhmä Iso-Britanniassa valmisti ensimmäisen kerran grafeenilevyjä käyttämällä erittäin yksinkertaista tekniikkaa, jossa ne irrotettiin grafiittipakkauksesta tavallisella teipillä.

Tuloksena olevan materiaalin suuri lujuus, korkea johtavuus ja epätavalliset optiset ominaisuudet käynnistivät jyrkän sovelluksen löytämisessä sille. Mutta se kannusti myös tutkijoita tutkimaan, millaisia ​​eksoottisia ominaisuuksia muilla erittäin ohuilla materiaaleilla voisi olla.

Kulta on materiaali, jota tiedemiehet ovat pitkään halunneet tehdä yhtä ohueksi kuin grafeeni, mutta toistaiseksi ponnistelut ovat olleet turhia. Nyt kuitenkin tutkijat Linköpingin yliopistosta Ruotsista ovat lainanneet vanhaa japanilaista taontatekniikkaa luodakseen erittäin ohuita hiutaleita, joita he kutsuvat "kultaiseksi".

"Jos teet materiaalista erittäin ohutta, tapahtuu jotain poikkeuksellista", tutkimusta johtanut Shun Kashiwaya sanoi. lehdistötiedote. "Sama asia tapahtuu kullan kanssa."

Kultaisen tekeminen on osoittautunut vaikeaksi aiemmin, koska sen atomit pyrkivät kasautumaan yhteen. Joten vaikka voit luoda 2D-arkin kultaatomeista, ne rullaavat nopeasti ja luovat sen sijaan nanohiukkasia.

Tutkijat selvisivät tästä ottamalla titaanipiikarbidiksi kutsuttua keramiikkaa, jossa on erittäin ohuita piikerroksia titaanikarbidikerrosten välissä, ja pinnoittamalla sen kullalla. Sitten he lämmittivät sitä uunissa, mikä sai kullan diffundoitumaan materiaaliin ja korvaamaan piikerrokset prosessissa, joka tunnetaan nimellä interkalaatio.

Tämä loi keramiikkaan upotettuja atomin ohuita kultakerroksia. Saadakseen sen esiin heidän täytyi lainata sata vuotta vanhaa japanilaisten veitsenvalmistajien kehittämää tekniikkaa. He käyttivät Murakamin reagenssina tunnettua kemiallista koostumusta, joka syövytti pois hiilijäännökset kultalevyjen paljastamiseksi hitaasti.

Tutkijat joutuivat kokeilemaan erilaisia ​​reagenssin pitoisuuksia ja erilaisia ​​etsausaikoja. Heidän piti myös lisätä pesuaineen kaltaista kemikaalia, jota kutsutaan pinta-aktiiviseksi aineeksi, joka suojasi kultalevyjä etsausnesteeltä ja esti niitä käpristymästä. Kultahiutaleet voitiin sitten seuloa pois liuoksesta tutkiakseen tarkemmin.

Jonkin sisällä paperi sisään Luonnon synteesi, tutkijat kuvaavat, kuinka he käyttivät elektronimikroskooppia varmistaakseen, että kultakerrokset olivat todellakin vain yhden atomin paksuisia. He osoittivat myös, että kultaiset hiutaleet olivat puolijohteita.

Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun joku väittää luoneensa kultaisen, muistiinpanot luonto. Mutta aikaisemmissa yrityksissä on luotu erittäin ohuita levyjä muiden materiaalien väliin, ja Linköping-tiimi sanoo, että heidän pyrkimyksensä on ensimmäinen "vapaasti seisovan 2D-metallin" luominen.

Tutkijoiden mukaan materiaalilla voi olla useita käyttötapauksia. Kullan nanohiukkaset ovat jo lupaavia katalyytteinä, jotka voivat muuttaa muovijätteen ja biomassan arvokkaiksi materiaaleiksi, he huomauttavat paperissaan, ja niillä on ominaisuuksia, jotka voivat osoittautua hyödyllisiksi energian talteenotossa. fotoniset laitteettai jopa jakaa vettä luodakseen vetypolttoaine.

Synteesimenetelmän säätäminen vaatii työtä, jotta se voi tuottaa kaupallisesti hyödyllisiä määriä materiaalia, mikä on haaste, joka on viivästynyt myös grafeenin täysimääräiseen tuloon laajalti käytettynä tuotteena. Mutta ryhmä tutkii myös, voidaanko samanlaisia ​​​​lähestymistapoja soveltaa muihin hyödyllisiin katalyyttisiin metalleihin. Grafeeni ei ehkä ole ainoa ihmemateriaali kaupungissa pitkään aikaan.

Kuva pistetilanne: Luonnon synteesi (CC BY 4.0)

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://singularityhub.com/2024/04/18/scientists-make-atomically-thin-gold-with-century-old-japanese-knife-making-technique/