Исследовательская группа из Швеции создала новый материал, используя древний метод, применяемый японскими производителями ножей. Материал состоит из слоя атомов золота. Однако миллионные доли миллиметра золота имеют мало общего с известным драгметаллом, встречающимся в ювелирных изделиях, монетах или слитках.
Для разработки нового материала исследователи использовали трехмерный базовый материал, в котором золото внедрено между слоями титана и углерода
«Когда вы делаете материал очень тонким, происходят невероятные вещи», — говорит Шун Кашивая из Университета Линчёпинга.
Золото является металлом и хорошо проводит электричество (именно поэтому оно встречается во всех видах электроники), но слой атомарного золота обладает лучшими полупроводниковыми свойствами. Он проводит электричество только тогда, когда подается определенное количество энергии. Кроме того, слои атомарного золота имеют точки химического соединения. Поэтому их можно использовать для химических реакций. С другой стороны, обычное золото вступает в химическую реакцию крайне медленно.
Свойства слоя золота, который выглядит как сетка с треугольными ячейками, должны открыть возможность создания совершенно новых продуктов. Исследователи пишут, что этот материал может быть интересен для самых разных технологических применений, таких как электронные компоненты или экологические технологии.
Это также «идеальный катализатор» для производства водорода и преобразования пластиковых отходов или углекислого газа, вызывающего парниковый эффект, в ценные химические вещества, сообщает команда в журнале Nature. Подобные эффекты уже были продемонстрированы для золотых сфер нанометрового размера.
Атомно тонкие слои сами по себе не являются чем-то новым. Их уже изготавливали из некоторых других химических элементов, например бора, кремния или галлия. Самый известный вариант сделан из углерода, называется графеном и был открыт 20 лет назад. Однако долгое время было невозможно разделить блестящий драгоценный металл золота на два слоя. Исследователи из шведского университета объясняют, что атомы золота имеют тенденцию слипаться.
История успеха эксперимента началась несколько лет назад со случайного открытия. Другая команда из Университета Линчёпинга работала с карбидом титана и кремния, керамическим материалом, содержащим очень тонкие слои кремния. Чтобы сделать керамику электропроводной, в нее ввели золото. Удивительно, но атомы золота вытеснили атомы кремния и, в свою очередь, образовали атомный слой, о чем исследователи также сообщили в журнале Nature еще в 2017 году. Единственный вопрос был: как снять этот тонкий слой с керамики или как удалить окружающий его карбид титана?
Желаемый результат был достигнут с помощью водного раствора, который содержит соль феррицианида калия, также известную как берлинская лазурь. По данным шведского университета, цель состояла в том, чтобы позволить раствору воздействовать на керамику с внедренным слоем золота в темноте. Потому что свет инициирует образование ионов цианида, которые могут атаковать (разрушить) золото.
Исследователи также добавили поверхностно-активные вещества, чтобы предотвратить скатывание или сжатие чрезвычайно тонких слоев золота в крошечные комочки. И команда снизила содержание феррицианида калия до уровня ниже одного процента, потому что соль может быть токсичной.