دانشمندان نازکترین طلای جهان را ایجاد می‌کنند

طلا ، و نماد جدول تناوبی آن (تصویر آرشیوی).
اعتبار: © andriano_cz / Adobe Stock
 
دانشمندان دانشگاه لیدز شکل جدیدی از طلا را ایجاد کرده اند که فقط دو اتم ضخامت دارد - نازکترین طلای بدون تکیه گاه که تاکنون ایجاد شده است.
 
محققان ضخامت این طلا را 47/0 نانومتر اندازه گیری کردند - این یک میلیون برابر نازک تر از ناخن انگشت انسان است. این ماده به عنوان ماده ای دو بعدی در نظر گرفته می شود زیرا فقط شامل دو لایه اتمی است که بر روی یکدیگر قرار گرفته اند. تمام اتمها اتمهای سطحی هستند - هیچ اتمی تنه ای پنهان در بین دو سطح وجود ندارد.
 
این ماده می تواند کاربردهای گسترده ای در تجهیزات پزشکی و صنایع الکترونیکی داشته باشد - و همچنین می تواند به عنوان یک کاتالیزور برای سرعت بخشیدن به واکنش های شیمیایی در طیف وسیعی از فرآیندهای صنعتی استفاده شود.
 
تست های آزمایشگاهی نشان می دهد که طلای فوق العاده نازک 10 برابر به عنوان یک بستر کاتالیزوری نسبت به نانوذرات طلای مورد استفاده در حال حاضر ، که موادی سه بعدی با اکثریت اتم های موجود در تنه و نه در سطح هستند ، کارآمدتر است.
 
دانشمندان معتقدند که این ماده جدید همچنین می تواند اساس آنزیم های مصنوعی را تشکیل دهد که می توانند در تست های تشخیصی پزشکی سریع و محتاطانه و در سیستم های تصفیه آب مورد استفاده قرار گیرند.
 
اعلامیه ای مبنی بر این که این فلز فوق العاده نازک با موفقیت تولید شده است در ژورنال علوم پیشرفته منتشر شده است.
 
نویسنده راهبر مقاله ، دکتر سونجی یِ ، از گروه فیزیک مولکولی و نانو مقیاس لیدز و موسسه تحقیقات پزشکی لیدز ، گفت: "این کار تا حد یک دستاورد برجسته می رسد."
 
"نه تنها این امکان را فراهم می کند که بتوان از طلا در فن آوری های موجود به طور مؤثر استفاده کرد ، بلکه مسیری را فراهم می کند که به دانشمندان علوم مواد امکان می دهد فلزات دو بعدی دیگر را توسعه دهند."
 
"این روش می تواند تولید نانومواد را نوآوری کند."
 
تیم تحقیق به دنبال همکاری با صنعت در مورد روش های مقیاس گذاری روند هستند.
 
سنتز نانو ورقه طلا در محلول آبکی صورت می گیرد و با اسید کلروآوریک ، ماده معدنی حاوی طلا شروع می شود. این ماده در حضور یک "عامل محدود کننده" به فرم فلزی آن کاهش می یابد – ماده‌ای شیمیایی که طلا را تشویق می کند تا به صورت یک ورق به ضخامت تنها دو اتم شکل بگیرد.
 
به دلیل ابعاد نانو مقیاسی طلا ، در آب سبز به نظر می رسد - و با توجه به شکل آن ، محققان آن را نانو جلبک دریایی توصیف می کنند.
 
تصاویر گرفته شده از یک میکروسکوپ الکترونی نحوه تشکیل اتم های طلا را به یک شبکه بسیار سازمان یافته آشکار می کند. تصاویر دیگر، نانو جلبک دریایی را نشان می دهد که به طور مصنوعی رنگ شده است.
 
پروفسور استفان ایوانز ، رئیس گروه تحقیقاتی مولکولی و نانو مقیاس که سرپرستی این تحقیق را بر عهده داشت ، گفت: بهره های قابل توجهی که می توان از استفاده از این ورق های طلای فوق العاده نازک حاصل کرد ، نتیجه مهم نسبت سطح زیاد به حجم است.
 
وی گفت: "طلا یک کاتالیزور بسیار مؤثر است. از آنجا که نانو ورقه ها بسیار نازک هستند ، درست تقریباً هر اتم طلا نقشی در کاتالیزوری بازی می کند. این بدان معنی است که این فرایند بسیار کارآمد است."
 
تست های محک استاندارد آشکار کرد که ورقه های نانو مقیاس طلا ده برابر بیشتر از نانوذرات طلا که معمولاً در صنعت استفاده می شوند ، کارآمد هستند.
 
پروفسور ایوانز اظهار داشت: "داده های ما نشان می دهد که صنعت می تواند همان تأثیر را از استفاده از مقدار کمتری طلا به دست آورد ، و این هنگامی که در باره یک فلز گرانبها صحبت می کنید دارای مزایای اقتصادی است."
 
تست های محک مشابه نشان داد که ورق های طلا می توانند به عنوان آنزیم های مصنوعی بسیار مؤثر عمل کنند.
 
پوسته ها همچنین انعطاف پذیر هستند ، به این معنی که می توانند اساس اجزای الکترونیکی برای صفحه های قابل خمش ، جوهرهای الکترونیکی و نمایشگرهای رسانای شفاف را تشکیل دهند.
 
پروفسور اوانز فکر می کند که به ناچار مقایسه هایی بین طلای دو بعدی و اولین ماده دو بعدی که تاکنون ایجاد شده است - گرافن ، که در سال 2004 در دانشگاه منچستر ساخته شد - وجود خواهد داشت.
 
وی گفت: "ترجمه هر ماده جدید به محصولات در حال کار می تواند مدت زیادی طول بکشد و شما نمی توانید آن را مجبور به انجام همه کارهایی کنید که دوست دارید. تست های محک استاندارد آشکار کرد که ورقه های نانو مقیاس طلا ده برابر بیشتر از نانوذرات طلا که معمولاً در صنعت استفاده می شوند ، کارآمد هستند. با گرافن ، مردم تصور کرده اند که این می تواند برای الکترونیک یا برای پوشش های شفاف خوب باشد - یا به عنوان نانولوله های کربنی که می توانند آسانسوری بسازند که به دلیل قدرت فوق العاده‌اش ما به فضا ببرد.
 
"من فکر می کنم با طلای دو بعدی ما ایده های کاملی درباره مکان استفاده از آن ، به ویژه در واکنش های کاتالیزوری و واکنش های آنزیمی ، به دست آورده ایم. ما می دانیم که این از فناوریهای موجود مؤثرتر خواهد بود - بنابراین ما چیزی را داریم که معتقدیم مردم علاقه مند به توسعه آن با ما خواهند بود."
 
ته نشست های طلای نوع کارلین در نوادا ایالات متحده آمریکا منشأ پنج درصد از تولید جهانی و 75 درصد از تولید طلای آمریکا است. در این ته نشست ها ، طلا به صورت تکه فلز ها یا رگه ها رخ نمی دهد ، بلکه - همراه با آرسنیک - در پیریت مخلوط شده است که همچنین به عنوان "طلای آدم نادان" نیز شناخته می شود. تیمی از دانشمندان از مرکز هلمهولتز پستدام - مرکز تحقیقات علوم زمینی آلمان GFZ - اکنون برای اولین بار به صورت آزمایشی نشان داده است که غلظت طلا به طور مستقیم به محتوای آرسنیک موجود در پیریت بستگی دارد. نتایج در ژورنال پیشرفت های علوم منتشر شده است.
 
منبع: دانشگاه لیدز و GFZ GeoForschungsZentrum Potsdam ، مرکز Helmholtz