Was haben die japanischen Schmiede des letzten Jahrhunderts und die schwedischen Forscher von heute gemeinsam? Anscheinend nichts. Doch gerade dank der Begegnung zwischen einer alten japanischen Schmiedetechnik und den fortschrittlichsten Synthesetechnologien ist die „Goldene„, ein Material, das die Zukunft von Gold revolutionieren könnte. So dünn wie ein einzelnes Atom, aber mit Halbleitereigenschaften, dieses neue „zweidimensionale Gold“. In der Zwischenzeit Ich werde die Studie hier verlinken.
Die Herausforderung, zweidimensionales Gold zu schaffen
Seit Jahren versuchen Wissenschaftler, Goldschichten herzustellen, die nur ein einziges Atom dick sind, haben jedoch immer mit der Tendenz des Metalls, zusammenzuklumpen, zu kämpfen. Nun haben die Forscher des Linköping Universität, angetrieben durch Meide Kashiwaya e Lars HultmannSie gaben angesichts dieser Herausforderung nicht auf. Der Schlüssel zu ihrem Erfolg? Eine Mischung aus Intuition, Ausdauer und… einer Prise Glück.
Alles begann, als Forscher an einem leitfähigen Material namens arbeiteten Titankarbid und Silizium, bei dem das Silizium in dünnen Schichten angeordnet war. Die Idee war, dieses Material mit Gold zu beschichten, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Doch als das Team das Bauteil hohen Temperaturen aussetzte, geschah etwas Unerwartetes: Die Siliziumschicht wurde im Grundmaterial durch Gold ersetzt. Dieses Phänomen, bekannt als Interkalation, hatte zur Entstehung von Titankarbid und Gold geführt. Seit Jahren untersuchen Forscher dieses Material, ohne zu verstehen, wie man das Gold in zweidimensionale Schichten „extrahiert“.
Bis Lars Hultman durch reinen Zufall auf eine Methode stieß, die japanische Handwerker seit über einem Jahrhundert anwenden.
Die betreffende Methode heißt „Murakami-Reagenz“ und wird in der japanischen Schmiedekunst verwendet, um Kohlenstoffrückstände zu ätzen und die Farbe von Stahl zu verändern, beispielsweise bei der Herstellung von Messern. Doch das genaue Rezept der Schmiede ließ sich nicht direkt auf Titankarbid und Gold übertragen. Kashiwaya musste mit unterschiedlichen Reagenzkonzentrationen und Ätzzeiten experimentieren, von einem Tag bis zu mehreren Monaten.
Nach zahlreichen Versuchen fanden die Forscher heraus, dass der Schlüssel darin lag, zu verwenden eine niedrige Konzentration des Reagenzes über einen sehr langen Zeitraum. Aber es war immer noch nicht genug. Der Schnitt musste im Dunkeln erfolgen, da das Licht bei der Reaktion Cyanid entwickelt und das Gold aufgelöst hätte. Und um zu verhindern, dass sich die zweidimensionalen Goldbleche kräuseln, musste ein Tensid hinzugefügt werden, ein langes Molekül, das die Bleche trennt und stabilisiert. Alles klar? Ich weiß, ich weiß. Wenn es einfacher gewesen wäre, hätten sie es früher entdeckt.
Goldene, einzigartige Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten
Das Ergebnis dieses langen Prozesses ist, wie erwähnt, das golden. Die Goldenen, Jungs. Wie schön, mit einem Begriff umzugehen, der Ihrer Meinung nach die Zukunft beeinflussen wird. Dabei handelt es sich um einen Werkstoff, der auch zahlreiche Technologiebereiche revolutionieren könnte. Dank seiner zweidimensionalen Struktur tatsächlich Gold erwirbt Halbleiterimmobilien, mit zwei freien Bindungen, die es äußerst vielseitig machen.
Zu den möglichen Anwendungen von Gold gehören die Umwandlung von Kohlendioxid, Katalyse zur Herstellung von Wasserstoff und Mehrwertchemikalien, Wasserreinigung e Telekommunikation. Darüber hinaus könnte dank dieses Materials die Menge an Gold, die für aktuelle Anwendungen benötigt wird, erheblich reduziert werden, was wirtschaftliche und ökologische Vorteile mit sich bringt. Forscher der Universität Linköping arbeiten bereits daran, herauszufinden, ob es möglich ist, ähnliche Ergebnisse mit anderen Edelmetallen zu erzielen, und weitere zukünftige Anwendungen dieses außergewöhnlichen Materials zu identifizieren.
Von Goldene eine Lektion in wissenschaftlichem Zufall
Die Geschichte der Entdeckung von Gold ist nicht nur wegen des Potenzials dieses neuen Materials faszinierend, sondern auch wegen der Erkenntnisse, die es uns über den Prozess der wissenschaftlichen Forschung vermittelt. Große Innovationen entstehen oft aus unerwarteten Kombinationen, aus Erkenntnissen, die entstehen, während man an etwas ganz anderem arbeitet, oder aus der Anwendung von altes Wissen zu sehr modernen Problemen.
Es ist Zufall, dieser glückliche Zufall, der fast zufällig zu wichtigen Entdeckungen führt, vorausgesetzt, Sie sind aufgeschlossen und haben die Bescheidenheit, das Potenzial von Ideen und Methoden zu erkennen, die möglicherweise sehr weit von Ihrem Forschungsgebiet entfernt zu sein scheinen. Dies ist den Forschern der Universität Linköping passiert, die die Gelegenheit nutzen konnten, die eine alte japanische Schmiedetechnik bot, um ein bahnbrechendes Problem der Materialwissenschaften zu lösen.
Banzai!
