Nanoskala bånd af en ny fase af guld er blevet produceret med en anden krystallinsk struktur

En ny og stabil fase af guld med forskellige fysiske og optiske egenskaber end dem for konventionelt guld er blevet syntetiseret af A*STAR-forskere, og lover at være nyttig til en bred vifte af applikationer, herunder plasmonik og katalyse.

Mange materialer findes i en række forskellige krystalstrukturer, kendt som faser eller polymorfer. Disse forskellige faser har den samme kemiske sammensætning, men forskellige fysiske strukturer, som giver anledning til forskellige egenskaber. For eksempel, to velkendte polymorfer af kulstof, grafit og diamant, arrangeret anderledes, har radikalt forskellige fysiske egenskaber, på trods af at det er det samme element.

Guld er blevet brugt til mange formål gennem historien, herunder smykker, elektronik og katalyse. Indtil nu er det altid blevet fremstillet i én fase - en fladecentreret kubisk struktur, hvor atomer er placeret i hjørnerne og midten af ​​hver side af de konstituerende terninger.

Nu, Lin Wu og kolleger ved Institute of A*STAR Institute of High Performance Computing har modelleret de optiske og plasmoniske egenskaber af nanoskalabånd af en ny fase af guld—den 4H sekskantede fase (se billede) — produceret og karakteriseret af samarbejdspartnere fra andre institutter i Singapore, Kina og USA. Holdet syntetiserede nanobånd af den nye fase ved blot at opvarme guld (III) chloridhydratet (HAuCl4) med en blanding af tre organiske opløsningsmidler og derefter centrifugere og vaske produktet. Det gav et højt udbytte på omkring 60 pct.

Forskerne producerede også 4H hexagonale faser af ædelmetallerne sølv, platin og palladium ved at dyrke dem oven på den guld 4H sekskantede fase.

Den kubiske fase ser identisk ud, set forfra, fra den ene side eller fra oven. I modsætning, den nye 4H hexagonale fase mangler denne kubiske symmetri og varierer derfor mere med retning - en egenskab kendt som anisotropi. Denne lavere symmetri giver den mere retningsvarierende optiske egenskaber, hvilket kan gøre det nyttigt til plasmoniske applikationer. "Vores konstatering er ikke kun af grundlæggende interesse, men det giver også en ny mulighed for ukonventionelle anvendelser af plasmoniske enheder, " siger Wu.

Teamet er ivrige efter at udforske potentialet i deres nye fase. "I fremtiden, vi håber at udnytte de ukonventionelle anisotrope egenskaber af den nye guldfase og designe nye enheder med fremragende ydeevner, der ikke kan opnås med konventionelt ansigtscentreret-kubisk guld, " siger Wu. Syntesemetoden giver også anledning til potentialet for nye strategier til at kontrollere den krystallinske fase af nanomaterialer fremstillet af ædelmetallerne.