นักวิทยาศาสตร์สร้างทองคำบางเฉียบด้วยเทคนิคการทำมีดญี่ปุ่นเก่าแก่นับศตวรรษ

กราฟีนได้รับการยกย่องว่าเป็นวัสดุมหัศจรรย์ แต่ก็ยังเร่งค้นหาวัสดุอื่นที่มีแนวโน้มดีเช่นกัน วัสดุบางแบบอะตอม- ขณะนี้นักวิจัยสามารถสร้างทองคำในรูปแบบ 2 มิติที่เรียกว่า "ทองคำ" ซึ่งอาจนำไปใช้ประโยชน์ได้มากมายในวิชาเคมี

นักวิทยาศาสตร์คาดเดาถึงความเป็นไปได้ในการสร้างชั้นคาร์บอนเพียงอะตอมเดียวที่มีความหนามานานหลายทศวรรษ แต่จนกระทั่งถึงปี 2004 ทีมงานจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในสหราชอาณาจักรได้ผลิตแผ่นกราฟีนเป็นครั้งแรกโดยใช้เทคนิคง่ายๆ อย่างน่าทึ่งในการลอกออกจากก้อนกราไฟท์ด้วยเทปเหนียวทั่วไป

ผลที่ได้มีความแข็งแรงสูง ค่าการนำไฟฟ้าสูง และคุณสมบัติทางแสงที่ผิดปกติของวัสดุทำให้เกิดความแตกตื่นในการค้นหาการใช้งานสำหรับวัสดุดังกล่าว แต่ยังกระตุ้นให้นักวิจัยค้นคว้าว่าวัสดุบางเฉียบอื่นๆ มีความสามารถแปลกใหม่ชนิดใดบ้าง

ทองคำเป็นวัสดุชิ้นหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ใฝ่ฝันที่จะสร้างให้บางพอๆ กับกราฟีนมานานแล้ว แต่จนถึงขณะนี้ ความพยายามกลับไร้ผล ในปัจจุบัน นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยLinköpingในสวีเดนได้ยืมเทคนิคการตีขึ้นรูปแบบญี่ปุ่นโบราณมาสร้างเป็นแผ่นบางๆ ของสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า "ทองคำ"

“ถ้าคุณสร้างวัสดุที่บางมาก สิ่งที่พิเศษจะเกิดขึ้น” ชุน คาชิวายะ ผู้นำการวิจัยกล่าว ข่าวประชาสัมพันธ์- “สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับทองคำ”

การทำโกลเดเน่ในอดีตนั้นทำได้ยากเพราะอะตอมของมันมักจะจับตัวกันเป็นก้อน ดังนั้นแม้ว่าคุณจะสามารถสร้างแผ่นอะตอมทองคำ 2 มิติได้ มันก็จะม้วนตัวอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างอนุภาคนาโนแทน

นักวิจัยแก้ไขปัญหานี้ได้โดยใช้เซรามิกที่เรียกว่าไททาเนียมซิลิคอนคาร์ไบด์ ซึ่งมีชั้นซิลิคอนบางพิเศษระหว่างชั้นไททาเนียมคาร์ไบด์ แล้วเคลือบด้วยทองคำ จากนั้นพวกเขาก็ให้ความร้อนในเตาหลอม ซึ่งทำให้ทองคำกระจายเข้าไปในวัสดุและแทนที่ชั้นซิลิคอนในกระบวนการที่เรียกว่าอินเทอร์คาเลชัน

สิ่งนี้ทำให้เกิดชั้นทองคำบาง ๆ ที่ฝังอยู่ในเซรามิก ในการที่จะนำมันออกมา พวกเขาต้องยืมเทคนิคเก่าแก่นับศตวรรษที่ได้รับการพัฒนาโดยผู้ผลิตมีดชาวญี่ปุ่น พวกเขาใช้สูตรทางเคมีที่เรียกว่ารีเอเจนต์ของมูราคามิ ซึ่งกัดกร่อนคาร์บอนที่ตกค้าง เพื่อเผยให้เห็นแผ่นทองคำอย่างช้าๆ

นักวิจัยต้องทดลองโดยใช้ความเข้มข้นของรีเอเจนต์ที่แตกต่างกันและเวลาในการแกะสลักต่างกัน พวกเขายังต้องเติมสารเคมีคล้ายผงซักฟอกที่เรียกว่าสารลดแรงตึงผิวที่ช่วยปกป้องแผ่นทองจากของเหลวกัดกร่อนและป้องกันไม่ให้ม้วนงอ จากนั้นจึงกรองเกล็ดทองคำออกจากสารละลายเพื่อตรวจสอบให้ละเอียดยิ่งขึ้น

ใน กระดาษเข้า การสังเคราะห์ธรรมชาตินักวิจัยอธิบายว่าพวกเขาใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเพื่อยืนยันว่าชั้นทองคำมีความหนาเพียงอะตอมเดียวเท่านั้น พวกเขายังแสดงให้เห็นว่าเกล็ดทองคำเป็นเซมิคอนดักเตอร์

นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่มีคนอ้างว่าสร้าง Goldene บันทึก ธรรมชาติ- แต่ความพยายามก่อนหน้านี้เกี่ยวข้องกับการสร้างแผ่นบางพิเศษที่ประกบอยู่ระหว่างวัสดุอื่นๆ และทีมงาน Linköping กล่าวว่าความพยายามของพวกเขาคือครั้งแรกในการสร้าง "โลหะ 2D แบบตั้งอิสระ"

นักวิจัยกล่าวว่าวัสดุดังกล่าวอาจมีกรณีการใช้งานได้หลากหลาย อนุภาคนาโนทองคำแสดงให้เห็นแล้วว่าเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สามารถเปลี่ยนขยะพลาสติกและชีวมวลให้เป็นวัสดุที่มีคุณค่า พวกเขาระบุไว้ในรายงานของพวกเขา และพวกมันมีคุณสมบัติที่สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์สำหรับการเก็บเกี่ยวพลังงาน การสร้าง อุปกรณ์ถ่ายภาพหรือแม้แต่แยกน้ำเพื่อสร้าง เชื้อเพลิงไฮโดรเจน.

จะต้องอาศัยการทำงานในการปรับแต่งวิธีการสังเคราะห์เพื่อให้สามารถผลิตวัสดุที่มีประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ได้ในปริมาณมาก ซึ่งเป็นความท้าทายที่ทำให้กราฟีนมาถึงเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายล่าช้าเช่นกัน แต่ทีมงานยังกำลังตรวจสอบว่าแนวทางที่คล้ายกันสามารถนำไปใช้กับโลหะเร่งปฏิกิริยาที่มีประโยชน์อื่นๆ ได้หรือไม่ กราฟีนอาจไม่ใช่วัสดุมหัศจรรย์เพียงชนิดเดียวในเมืองนี้เป็นเวลานาน

เครดิตภาพ: การสังเคราะห์ธรรมชาติ (CC BY 4.0)

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตESG. คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://singularityhub.com/2024/04/18/scientists-make-atomically-thin-gold-with-century-old-japanese-knife-making-technique/