Gold ist eines der begehrtesten Metalle auf der Erde, sowohl wegen seiner Schönheit und seines Glanzes als auch wegen seiner Bedeutung als Wertspeicher. Es ist auch ein wesentliches Material für Elektronik und industrielle Prozesse und erhöht die Kosten für alles vonelektronische Geräte für Maschinen und wissenschaftliche Geräte. Jetzt hat eine bedeutende Entwicklung der Universität von Leeds im Vereinigten Königreich das dünnste nicht unterstützte Blatt von produziert Gold jemals hergestellt, nur zwei Atome dick, was die Tür zu einer wichtigen kostensparenden Technik für industrielle, wissenschaftliche und kommerzielle Anwendungen öffnet.
Forscher produzieren Goldnanoblätter mit nur zwei Atomen Dicke
Forscher an der University of Leeds diesen Monat angekündigt in der Tagebuch Fortgeschrittene Wissenschaft dass sie eine Technik zur Herstellung entwickelt haben Goldbleche Gitter mit nur zwei Atomen Dicke, eine möglicherweise bahnbrechende Entwicklung für das unglaublich teure, aber wesentliche industrielle und wissenschaftliche Material.
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Die Nanoblätter wurden von den Forschern bei weniger als einem halben Nanometer, genauer gesagt bei 0,47 Nanometern, gemessen, und jedes Atom im Gold-Nanoblatt ist ein Oberflächenatom, was bedeutet, dass keine nicht reaktiven Massenatome im Material vorhanden sindAus Effizienzgründen können Sie kein effektiveres Material herstellen, da jedes Atom in der Folie in industriellen und wissenschaftlichen Prozessen sowie in verschiedenen elektronischen Geräten verwendet werden kann, die stark auf Komponenten angewiesen sind, für deren Betrieb das Edelmetall erforderlich ist.
Noch bemerkenswerter ist, dass der Prozess zur Herstellung des Gold-Nanoblattes nicht nur auf Gold beschränkt ist, sondern auch zur Herstellung von Nanoblättern aus vielen verschiedenen Elementen oder Materialien verwendet werden kann. nach Hauptautorin Dr. Sunjie Ye von der Leeds 'Molecular and Nanoscale Physics Group und dem Leeds' Institute of Medical Research.
"Diese Arbeit ist ein Meilenstein. Sie eröffnet nicht nur die Möglichkeit, dass Gold in bestehenden Technologien effizienter eingesetzt werden kann, sondern bietet auch einen Weg, auf dem Materialwissenschaftler andere 2D-Metalle entwickeln können. Diese Methode könnte innovativ seinHerstellung von Nanomaterialien. "
Jedes Mal, wenn Sie etwas im Nanobereich herstellen, ist dies eine beeindruckende technische Leistung, aber die Herstellung einer zweidimensionalen Schicht aus Goldatomen ist noch unglaublicher. Um diese Schicht herzustellen, begannen die Leeds-Forscher mit Chlorwasserstoffsäure, einer VerbindungGold enthaltend, suspendiert in einer wässrigen Lösung. Dann führten sie ein "Einschlussmittel" oder eine Substanz ein, die das Gold in der Säure dazu veranlasst, sich zu seiner metallischen Form zu reduzieren, was in diesem Fall eine Schichtschicht mit einer Dicke von zwei Atomen erzeugt. Das war's.
Die relative Einfachheit der Technik ist wichtig, da sie wahrscheinlich viel schneller skaliert als kompliziertere Methoden der Materialherstellung. Angesichts der potenziellen Kosteneinsparungen, die das neue Material bietet, haben Industrieunternehmen und wissenschaftliche Institute allen Grund, in die Entwicklung zu investierendiesen Prozess weiter.
Wie Goldnanoblätter die Kosten für industrielle Anwendungen und wissenschaftliche Forschung drastisch senken können
Die Betonung von Gold ist wichtig, da es eine wichtige Rolle in Industrie, Wissenschaft und Technologie spielt. Goldnanopartikel werden nicht nur häufig in den Steckverbindern aller Arten elektronischer Komponenten unter der Sonne verwendet, sondern spielen auch eine wesentliche Rolle als Katalysator für verschiedene chemische ReaktionenGoldnanopartikel sind weit verbreitet und angesichts der Kosten des Stoffes kann diese unvermeidbare Abhängigkeit von Gold die Kosten für Forschung und industrielle Anwendungen in die Höhe treiben.
Dies gilt insbesondere, da so viele der heute verwendeten Goldnanopartikel größtenteils Schüttgüter sind, die unter den Atomen der Oberflächenschicht verborgen sind. Diese verborgenen Atome wirken nicht als Katalysator für chemische Reaktionen, da sie nie mit anderen Substanzen in Kontakt kommen.
Die neuen Goldnanoblätter sind jedoch zweidimensional. Jedes Atom im Goldnanoblatt ist ein Oberflächenatom, sodass kein überschüssiges Gold verschwendet wird. Dies könnte dazu beitragen, die Kosten für die industrielle und wissenschaftliche Verwendung des Edelmetalls drastisch zu senkenAus diesem Grund haben die Leeds-Forscher festgestellt, dass die Goldnanoblätter im Vergleich zu den weit verbreiteten, aber viel größeren Goldnanopartikeln die zehnfache Effizienz als katalytisches Substrat bieten.
Professor Stephen Evans, Leiter der Leeds Molecular and Nanoscale Physics Group und Leiter des Forschungsteams, ist der Ansicht, dass diese Innovation das Potenzial hat, aktuelle industrielle Prozesse und High-Tech-Geräte zu transformieren.
"Gold ist ein hochwirksamer Katalysator", sagte Evans. "Weil die Nanoblätter so dünn sind, spielt fast jedes Goldatom eine Rolle bei der Katalyse. Dies bedeutet, dass der Prozess hocheffizient ist", so unsere DatenDie Industrie könnte den gleichen Effekt erzielen, wenn weniger Gold verwendet wird. Dies hat wirtschaftliche Vorteile, wenn es sich um ein Edelmetall handelt. "
Die Entwicklung erinnert an die Entwicklung des ursprünglichen zweidimensionalen Materials Graphen vor über einem Jahrzehnt durch Forscher an der Universität von Manchester. Graphen ist als Material immer noch vielversprechend, aber die weit verbreitete Verwendung des Materials, die viele vorausgesagt habenzu der Zeit muss noch materialisieren.
Während Graphen im Vergleich zu anderen Materialien eine unglaubliche Festigkeit aufweist, ist es auch teuer in der Herstellung, und es gibt wirklich nichts, was Graphen zu geringeren Kosten effektiv ersetzen kann. Infolgedessen hat Graphen die weit verbreitete industrielle oder kommerzielle nicht gesehenVerwenden Sie, dass viele hofften, im Jahr 2004 zu sehen.
Dasselbe gilt nicht für Gold, ein Material, das in der Industrie bereits mit unglaublichen Kosten weit verbreitet ist. Das Ersetzen des vorhandenen Goldmaterials, das Sie bereits verwenden, durch eine noch effizientere Form desselben Materials zu drastisch reduzierten Kosten ist ein Nein-Hirn.
"Die Übersetzung von neuem Material in funktionierende Produkte kann lange dauern und Sie können es nicht zwingen, alles zu tun, was Sie möchten", sagte Evans. "Mit Graphen haben die Leute gedacht, dass es gut für die Elektronik sein könnteoder für transparente Beschichtungen - oder als Kohlenstoffnanoröhren, die aufgrund ihrer Superfestigkeit einen Aufzug in den Weltraum bringen könnten.
"Ich denke, mit 2D-Gold haben wir einige sehr genaue Vorstellungen darüber, wo es verwendet werden könnte, insbesondere bei katalytischen Reaktionen und enzymatischen Reaktionen. Wir wissen, dass es effektiver sein wird als bestehende Technologien - also haben wir etwas, von dem wir glauben, dass es Menschen sindwird daran interessiert sein, mit uns zu entwickeln. "