Švédský vědecký tým zveřejnil v časopise Nature Synthesis informace o nové metodě, jak vytvořit super tenké zlato s jedinou vrstvou atomů. Nová forma zlata dostala jméno Golden. Jedná se o výsledek moderních chemických postupů.
Vědci nový materiál pojmenovali Golden. Jeho zvláštností je, že je jen dvourozměrný. Má vlastnosti, které se u trojrozměrné formy zlata nevyskytují.
„Pokud vytvoříte extrémně tenký materiál, stane se něco mimořádného – jako v případě grafenu,“ vysvětlil materiálový vědec Shun Kashiwaya z Linköping University ve Švédsku. „Totéž se děje se zlatem. Jak víte, zlato je obvykle kov, ale pokud je silné jednu atomovou vrstvu, může se místo toho stát polovodičem,“ vysvětluje Kashiwaya.
Přimět zlato k dvojrozměrnému uspořádání je poměrně náročné, a to kvůli jeho tendenci shlukovat se. „Předchozí pokusy vedly buď k výsledku v podobě tenkého plátku o tloušťce několika atomů, nebo k jednovrstvému plátku umístěnému mezi vrstvami jiného materiálu,“ uvádí vědci.
Kashiwaya a jeho kolegové na první kroky procesu narazili náhodou. O výrobě goldenu původně vůbec neuvažovali. „Základní materiál jsme vytvářeli s ohledem na zcela odlišné aplikace,“ uvedl fyzik materiálů Lars Hultmanz Linköping University. „Začali jsme s elektricky vodivou keramikou zvanou karbid titanu a křemíku, kde je křemík v tenkých vrstvách. Poté vznikl nápad pokrýt materiál zlatem, aby vznikl kontakt. Když jsme však součástku vystavili vysoké teplotě, vrstva křemíku byla uvnitř základního materiálu nahrazena zlatem,“ vysvětluje postup výzkumu fyzik.
Od tohoto okamžiku ale trvala cesta k samostatné vrstvě zlata o jednom atomu ještě několik let. Konkrétně až do doby, kdy vědecký tým použil tzv. Murakamiho činidlo. Jedná se o směs chemikálií, které se používají při zpracování kovů k leptání uhlíku a barvení oceli, například k vytvoření vzorů, které lze vidět na některých japonských nožích.
Tým z Linköping University vyzkoušel různé koncentrace směsi a různé časové intervaly leptání, během nichž došlo k odbourání titanu a uhlíku, které obklopovaly zlato. Čím déle nechali činidlo působit, tím lepších dosáhli výsledků.
Ale neobešlo se to bez komplikací. Leptací účinek Murakamiho činidla totiž vytváří vedlejší produkt ferrokyanid draselný (jinak také hexakyanoželeznatan draselný). Je-li tato sloučenina vystavena světlu, uvolňuje kyanid, který zlato rozpouští. Proto musel celý proces leptání probíhat výhradně ve tmě.
Vzhledem k tomu, že tenký plát zlata měl tendenci stáčet a shlukovat se, přidali vědci povrchově aktivní látky. Tím zachovali celistvost jednoatomové vrstvy zlata. Podle autorů experimentu to bylo komplikované, ale povedlo se. Další vědecká analýza odhalila, že byl přesně jako v teoretické simulaci vytvořen stabilní golden.
Zlato je obvykle vynikajícím vodičem elektřiny. Pokud ale získá podobu dvourozměrného listu, atomy mají dvě volné vazby. To z něj dělá polovodič s vodivými vlastnostmi na pomezí vodiče a izolantu. A jejich vodivost lze pak vyladit.
„Zlato je vysoce ceněno v chemickém průmyslu. V případě, že mu navíc propůjčíme vlastnosti polovodiče, otevře se celá řada nových možností jeho využití, včetně oborů, jako je čištění vody, komunikace a chemická výroba,“ doplnil kolektiv autorů k objevu.
Autor: Mirka Nová.
