نازك‌ترین ورق طلای جهان فقط یك اتم ضخامت دارد
دانشمندان موفق به ساخت نازك‌ترین ورق طلای جهان شدند كه تنها به‌اندازه یك اتم ضخامت دارد.
نازك‌ترین ورق طلای جهان فقط یك اتم ضخامت داردعلوم پایه و مهندسیعلمیسه‌شنبه ۱۱ اردیبهشت ۱۴۰۳ - ۲۰:۱۰مطالعه 3 دقیقهسارا ارجمندتبلیغاتتبلیغاتتبلیغاتدانشمندان موفق به ساخت نازك‌ترین ورق طلای جهان شدند كه تنها به‌اندازه یك اتم ضخامت دارد .
تبلیغاتدانشمندان نازك‌ترین ورق طلای جهان را با ضخامت فقط یك اتم ساخته‌اند. این ماده‌ی جدید كه «گلدن» نامیده می‌شود، می‌تواند كاربردهای مهمی در تبدیل كربن‌دی‌اكسید و تولید هیدروژن داشته باشد.پژوهشگرها برای ساخت گلدن از تكنیكی ۱۰۰ ساله استفاده كردند كه آهنگرهای ژاپنی برای جداسازی لایه‌های تكی این فلز باارزش به‌كار می‌بردند .
دانشمندان به دلیل خواص نوری، الكترونیكی و كاتالیزوری غیرمعمول مواد دوبعدی، علاقه‌ای خاص به آن‌ها دارند.مساحت سطح بسیار بالای مواد دوبعدی نسبت به حجمشان به معنی رفتار متفاوت آن‌ها نسبت به جامدهای حجیم با تركیب شیمیایی یكسان است .
از زمان كشف گرافن در سال ۲۰۰۴، نمونه‌های متعددی از مواد دوبعدی گزارش شده‌اند. با این‌حال بیشتر این مواد از غیرفلزات یا تركیب‌های مخلوط تهیه می‌شوند و ساخت ورقه‌های تك‌اتمی از فلزهای خالص بسیار چالش‌برانگیزتر است .
ورق‌های گلدن تنها به اندازه یك اتم ضخامت دارندمایكل یونگ، شیمی‌دان حالت جامد در دانشگاه آلبانی، به لایوساینس می‌گوید:از آنجایی كه پیوند در فلزات نامتمركز است، آن‌ها به راحتی با خود پیوند برقرار می‌كنند و كلوخه می‌شوند .
آماده‌سازی تك‌لایه دستاورد بزرگی است؛ زیرا باید با تمایل فلز به پیوند نه‌تنها با خود، بلكه با سایر ورق‌ها مقابله كنید.تلاش‌های قبلی برای ساخت طلای دوبعدی با مشكل مواجه شده بود. تیم‌های متعدد لایه‌ی منفرد از اتم‌های طلا را ساخته‌اند كه درون جامدی نگهدارنده مثل سیلیسیم كاربید با پوشش گرافن جاسازی شده است .
در این ساختار ساندویچ‌مانند، گرافن مانند نان و طلا مانند گوشت عمل می‌كند؛ اما استخراج گلدن از این جامدهای چندلایه‌ی پیچیده مشكل‌ساز بود، به طوری كه اتم‌های طلا با حذف پشتیبان به شكل نانوذرات لخته می‌شدند .
شان كاشیوایا، استادیار دانشكده‌ی فیزیك، شیمی و زیست‌شناسی در دانشگاه لینكوپینگ و همكارانش شیوه‌ای جدید را در پیش گرفتند و با موفقیت ورقه‌های گلدن را برای اولین بار جدا كردند. آن‌ها كار خود را با ساخت یك ساختار لایه‌ای از تیتانیوم، سیلیسیم و كربن شروع كردند و سپس آن را با لایه‌ای از طلا پوشاندند .
طی ۱۲ ساعت، ذرات طلا در ماده توزیع شد و لایه‌ی سیلیسیمی با طلا جایگزین كرد و در نهایت یك ورقه‌ی گلدن را در داخل ماده جامد به‌وجود آورد. بااین‌حال، پژوهشگران به جای تلاش برای حذف لایه‌ی طلا، تمام جامدات اطراف آن را با دقت برش دادند و در نهایت ورق طلا را بدون آسیب به جا گذاشتند .
گلدن با جایگزینی اتم‌های سیلیسیم به جای طلا در ساختار لایه‌ای آماده می‌شود. ماده‌ی جامد اطراف حذف می‌شود تا ورقه‌های منفرد گلدن باقی بمانند.وقتی لارس هالتمن، استاد دانشكده‌ی فیزیك، شیمی و زیست‌شناسی دانشگاه لینكوپینگ و یكی از نویسندگان مطالعه درحال تحقیق در مورد زداینده‌های شیمیایی بود، تكنیك جدید كشف شد .
هالتمن روش ۱۰۰ ساله‌ای را پیدا كرد كه آهنگرهای ژاپنی برای حذف بقایای كربن از فولاد به كار می‌برند. این محلول كه واكنشگر موراكامی یا پتاسیم فری‌سیانید قلیایی نامیده می‌شود، بدون تاثیر بر ورق گلدن، نگهدارنده‌ی كاربید تیتانیومی اطراف را از بین می‌برد .
بیشتر بخوانید:چرا طلا چكش‌خوارترین فلز شناخته‌شده است؟14 مرداد 02مطالعه '2معمای ۴۰۰ ساله كیمیاگری حل شد: چرا طلا به رنگ بنفش منفجر می‌شود؟7 آذر 02مطالعه '2پژوهشگرها برای تكمیل روش، شرایط واكنش مختلف و غلظت‌های متفاوت محلول زداینده را آزمایش كردند .
مهم‌تر از همه، آن‌ها دریافتند كه افزودن سیستئین به عنوان سورفكتانت یا ماده‌ای شیمیایی كه كشش سطحی مایع را كاهش می‌دهد، ورقه‌های جداشده را تثبیت و از خوشه‌بندی و تركیب اتم‌های طلا به نانوذرات ممانعت می‌كند .
ورقه‌های گلدن كه فاقد نگهدارنده هستند، تا ۱۰۰ نانومتر طول دارند و ضخامتشان صدها برابر كمتر از ورقه‌های معمولی طلا است. كاشیوایا و هالتمن باور دارند كه گلدن به دلیل واكنش‌پذیری شیمیایی بهبود‌یافته می‌تواند كاربردهای مهمی در واكنش‌ها برای تبدیل كربن‌دی‌اكسید به سوخت‌هایی مثل اتانول و متان و تبدیل آب به هیدروژن داشته باشد .
آن‌ها هم‌اكنون در حال بررسی بهبود روش سنتز هستند.كاشیوایا می‌گوید: «هدف ما بررسی خواص فیزیكی و شیمیایی بنیادین گلدن و توسعه‌ی بیشتر فرآیند سنتز برای افزایش مساحت و بازدهی ورق گلدن است. ما همچنین به دنبال پیاده‌سازی این رویكرد برای تولید سایر مواد دوبعدی فراتر از گلدن هستیم .
»یونگ به‌ویژه به تهیه‌ی مواد دوبعدی جدید با روش جدید علاقه‌مند است. او می‌گوید قابلیت زدودن انتخابی یك ماده‌ی پایدار به این معنی است كه می‌توان مواد جدیدی را با این روش تولید كرد. گام بعدی می‌تواند ساخت لایه‌ی نقره با استفاده از آلومینیوم اكسید به‌عنوان پایه باشد .
منبع : https://www.zoomit.ir/fundamental-science/420371-gold-leaf-thickness-one-atom/