Forskere skaber verdens tyndeste guld

Forskere ved University of Leeds har skabt en ny form for guld, der kun er to atomer tyk - det tyndeste, ikke -understøttede guld, der nogensinde er skabt.

Forskerne målte tykkelsen af ​​guldet til 0,47 nanometer - det er en million gange tyndere end et menneskeligt fingernegl. Materialet betragtes som 2-D, fordi det kun består af to lag atomer, der sidder oven på hinanden. Alle atomer er overfladeatomer - der er ingen 'bulk' atomer gemt under overfladen.

Materialet kan have omfattende anvendelser inden for medicinsk udstyr og elektronikindustrien-og også som en katalysator til at fremskynde kemiske reaktioner i en række industrielle processer.

Laboratorieundersøgelser viser, at det ultratynde guld er 10 gange mere effektivt som katalytisk substrat end de aktuelt anvendte guldnanopartikler, som er 3D-materialer med størstedelen af ​​atomer bosat i bulk i stedet for ved overfladen.

Forskere mener, at det nye materiale også kunne danne grundlag for kunstige enzymer, der hurtigt kan anvendes, point-of-care medicinske diagnostiske tests og i vandrensningssystemer.

Meddelelsen om, at det ultratynde metal var blevet syntetiseret med succes, blev offentliggjort i journalen Avanceret videnskab .

Bladets hovedforfatter, Dr. Sunjie Ye, fra Leeds 'Molecular and Nanoscale Physics Group og Leeds Institute of Medical Research, sagde:"Dette arbejde udgør en skelsættende præstation.

"Ikke alene åbner det muligheden for, at guld kan bruges mere effektivt i eksisterende teknologier, det leverer en rute, der gør det muligt for materialeforskere at udvikle andre 2-D metaller.

"Denne metode kunne forny nanomaterialeproduktion."

Forskergruppen søger at arbejde med industrien om måder at opskalere processen på.

Syntetisering af guldnanoslaget finder sted i en vandig opløsning og starter med chloroaurinsyre, et uorganisk stof, der indeholder guld. Det reduceres til sin metalliske form i nærvær af et 'indespærringsmiddel' - et kemikalie, der tilskynder guldet til at danne som et ark, kun to atomer tykke.

På grund af guldets nanoskala dimensioner, det ser grønt ud i vandet - og i betragtning af dets form, forskerne beskriver det som guldnanosvær.

Billeder taget fra et elektronmikroskop afslører måden, hvorpå guldatomerne har dannet sig til et meget organiseret gitter. Andre billeder viser guld nanoseaweed, der er blevet kunstigt farvet.

Professor Stephen Evans, leder af Leeds 'Molecular and Nanoscale Research Group, der havde tilsyn med forskningen, sagde de betydelige gevinster, der kunne opnås ved at bruge disse ultratynde guldplader, er ned til deres høje overfladeareal til volumenforhold.

Han sagde:"Guld er en yderst effektiv katalysator. Fordi nanosheeterne er så tynde, næsten hvert guldatom spiller en rolle i katalysen. Det betyder, at processen er yderst effektiv. "

Standard benchmark -tests afslørede, at nanoskalaer af guld var ti gange mere effektive end guld -nanopartiklerne, der konventionelt blev brugt i industrien.

Professor Evans sagde:"Vores data tyder på, at industrien kan få den samme effekt ved at bruge en mindre mængde guld, og dette har økonomiske fordele, når du taler om et ædle metaller. "

Lignende benchmark -tests afslørede, at guldpladerne kunne fungere som yderst effektive kunstige enzymer.

Flagerne er også fleksible, hvilket betyder, at de kunne danne grundlag for elektroniske komponenter til bøjelige skærme, elektronisk blæk og gennemsigtige ledende displays.

Professor Evans mener, at der uundgåeligt vil blive foretaget sammenligninger mellem 2-D-guldet og det allerførste 2-D-materiale, der nogensinde er skabt-grafen, som blev fremstillet ved University of Manchester i 2004.

Han sagde:"Oversættelsen af ​​ethvert nyt materiale til arbejdsprodukter kan tage lang tid, og du kan ikke tvinge det til at gøre alt, hvad du måtte ønske. Med grafen, folk har troet, at det kunne være godt for elektronik eller for gennemsigtige belægninger - eller som carbon nanorør, der kunne få en elevator til at tage os ud i rummet på grund af dens superstyrke.

"Jeg tror, ​​at vi med 2-D guld har nogle helt bestemte ideer om, hvor det kan bruges, især ved katalytiske reaktioner og enzymatiske reaktioner. Vi ved, at det vil være mere effektivt end eksisterende teknologier - så vi har noget, som vi tror på, at folk vil være interesserede i at udvikle sammen med os. "