Po prvi put, naučnici su uspeli da naprave listove zlata debljine samo jednog atoma. Materijal je nazvan zlatnim. Prema istraživačima sa Univerziteta Linkoping u Švedskoj, ovo je zlatu dalo nova svojstva koja ga mogu učiniti pogodnim za upotrebu u aplikacijama kao što su konverzija ugljen-dioksida, proizvodnja vodonika i proizvodnja hemikalija sa dodatom vrednošću. Njihovi nalazi su objavljeni u časopisu Nature Sinthesis.
Naučnici su dugo pokušavali da naprave listove zlata debljine jednog atoma, ali nisu uspeli jer je metal sklon da se skuplja. Ali istraživači sa Univerziteta Linkoping su sada uspeli zahvaljujući stogodišnjoj metodi koju koriste japanski kovači.
„Ako napravite materijal izuzetno tanak, dešava se nešto neobično — kao sa grafenom. Ista stvar se dešava i sa zlatom. Kao što znate, zlato je obično metal, ali ako je debeo jedan atom, zlato umesto toga može postati poluprovodnik. “, kaže Shun Kashivaia, istraživač na Odeljenju za dizajn materijala na Univerzitetu Linkoping.
Da bi stvorili zlato, istraživači su koristili trodimenzionalni osnovni materijal gde je zlato ugrađeno između slojeva titanijuma i ugljenika. Ali iznalaženje goldena pokazalo se kao izazov. Prema rečima Larsa Hultmana, profesora fizike tankog filma na Univerzitetu Linkoping, deo napretka je posledica slučajnosti.
„Napravili smo osnovni materijal sa potpuno drugačijim primenama na umu. Počeli smo sa električno provodljivom keramikom koja se zove titanijum-silicijum karbid, gde je silicijum u tankim slojevima. Onda je ideja bila da se materijal obloži zlatom da bi se ostvario kontakt. Ali kada izložili smo komponentu visokoj temperaturi, silicijumski sloj je zamenjen zlatom unutar osnovnog materijala“, kaže Lars Hultman.
Ovaj fenomen se naziva interkalacija i ono što su istraživači otkrili je titanijum zlatni karbid. Već nekoliko godina, istraživači su imali titanijum zlatni karbid, a da nisu znali kako se zlato može oljuštiti ili isprati, da tako kažem.
Igrom slučaja, Lars Hultman je pronašao metodu koja se u japanskoj umetnosti kovanja koristi više od sto godina. Zove se Murakamijev reagens, koji uklanja ostatke ugljenika i menja boju čelika u izradi noževa, na primer. Ali nije bilo moguće koristiti potpuno isti recept kao što su to uradili kovači. Kašivaja je morao da pogleda modifikacije.
„Probao sam različite koncentracije Murakamijevog reagensa i različite vremenske periode za graviranje. Jedan dan, nedelju, mesec, nekoliko meseci. Primetili smo da što je niža koncentracija i što je proces nagrizanja duži, to bolje. Ali ipak nije nije dovoljno“, kaže on.
Urezivanje se takođe mora vršiti u mraku jer se cijanid razvija u reakciji kada ga udari svetlost i rastvara zlato. Poslednji korak je bio da se zlatni limovi postanu stabilni. Da bi se sprečilo da se izloženi dvodimenzionalni listovi savijaju, dodat je surfaktant. U ovom slučaju, dugačak molekul koji razdvaja i stabilizuje listove, odnosno tenzid.
„Zlatni listovi su u rastvoru, pomalo kao kukuruzne pahuljice u mleku. Koristeći neku vrstu ‘sita’, možemo sakupiti zlato i ispitati ga pomoću elektronskog mikroskopa da bismo potvrdili da smo uspeli. Što imamo“, kaže Kašivaja. .
Nova svojstva zlata su posledica činjenice da zlato ima dve slobodne veze kada je dvodimenzionalno. Zahvaljujući tome, buduće primene bi mogle da uključuju konverziju ugljen-dioksida, katalizu koja stvara vodonik, selektivnu proizvodnju hemikalija sa dodatom vrednošću, proizvodnju vodonika, prečišćavanje vode, komunikaciju i još mnogo toga. Štaviše, količina zlata koja se danas koristi u aplikacijama može se znatno smanjiti.
Sledeći korak za istraživače LiU je da istraže da li je moguće učiniti isto sa drugim plemenitim metalima i identifikovati dodatne buduće primene.
