Vegyes

A tudósok létrehoznak egy aranylemezt, amely csak két vastag, a világon legvékonyabb atom

A tudósok létrehoznak egy aranylemezt, amely csak két vastag, a világon legvékonyabb atom

Az arany az egyik legkeresettebb fém a Földön mind szépsége, csillogása, mind értékraktáraként betöltött jelentősége miatt. Az elektronika és az ipari folyamatok számára is elengedhetetlen anyag, növeli az elektronikus eszközöktől a gépeken és tudományos berendezésekig terjedő költségeket. Az egyesült királyságbeli Leedsi Egyetem egyik jelentős fejlesztése a valaha létrehozott legvékonyabb, csak két atom vastagságú aranytartót nyitotta meg, amely megnyitotta az ajtót az ipari, tudományos és kereskedelmi alkalmazások jelentős költségmegtakarítási technikája előtt.

A kutatók csak két atom vastag arany nanolapot készítenek

A Leedsi Egyetem kutatói ebben a hónapban jelentették be a folyóiratbanAdvanced Science hogy kifejlesztettek egy technikát a mindössze két atom vastag aranyrácslapok előállítására, ami a hihetetlenül drága, de elengedhetetlen ipari és tudományos anyag potenciálisan játékváltoztató fejlemény.

KAPCSOLÓDÓ: A KUTATÓK FEKETE NANO ARANYOT TALÁLHATÓK

A nanorétegeket a kutatók kevesebb, mint fél nanométeren, egészen pontosan 0,47 nanométeren mérték, és az arany nanolemez minden atomja felületi atom, vagyis tömeges, nem reaktív atomok nincsenek jelen az anyagban. A hatékonyság szempontjából nem lehet hatékonyabb anyagot előállítani, mivel a lap minden atomja hasznosítható ipari és tudományos folyamatokban, valamint különféle elektronikus eszközökben, amelyek nagymértékben támaszkodnak olyan alkatrészekre, amelyek működéséhez nemesfémre van szükség.

Ennél is figyelemre méltóbb, hogy az arany nanoréteg elkészítésének folyamata nem csupán az aranyra korlátozódik, hanem sokféle elemből vagy anyagból álló nanolapok előállítására is használható - állítja Dr. Sunjie Ye, a papír vezető szerzője a Leeds Molecular and Nanoszkóp Fizikai Csoport és a Leeds Orvostudományi Kutató Intézet.

"Ez a munka mérföldkőnek számító eredménynek felel meg. Nem csak azt a lehetőséget nyitja meg, hogy az arany hatékonyabban felhasználható legyen a meglévő technológiákban, hanem olyan utat is kínál, amely lehetővé teszi az anyagkutatók számára, hogy más 2D fémeket is kifejlesszenek. Ez a módszer megújíthatja a nanoanyagok gyártását . "

Bármikor, amikor valamit készít a nanoméreten, a mérnöki munka lenyűgöző teljesítménye, de még hihetetlenebb kétdimenziós aranyatom létrehozása. A lap elkészítéséhez a Leeds-i kutatók vizes oldatban szuszpendálva klórsavval, egy aranyt tartalmazó vegyülettel kezdték. Ezután bevezettek egy „elzárószert”, vagy egy olyan anyagot, amely a savban lévő aranyat fémes formájúra redukálja, amely ebben az esetben két atom vastagságú réteget eredményez. Ez az.

Fontos a technika viszonylagos egyszerűsége, mivel valószínűleg sokkal gyorsabban méretezhető, mint a bonyolultabb anyaggyártási módszerek. Tekintettel az új anyagok által kínált lehetséges költségmegtakarításokra, az ipari cégeknek és a tudományos intézeteknek minden okuk megvan arra, hogy befektessenek e folyamat további fejlesztésébe.

Hogyan csökkenthetik az arany nanolapok drasztikusan az ipari alkalmazások és a tudományos kutatás költségeit

Az arany hangsúlyozása fontos, tekintettel az ipari, a tudományos és a technológiai szerepre. Amellett, hogy az arany nanorészecskék széles körben elterjedtek a napfény mindenféle elektronikus alkatrészének csatlakozóiban, alapvető szerepet játszanak az ipari folyamatokban szükséges különféle kémiai reakciók katalizátoraként. Az arany nanorészecskéket széles körben használják, és figyelembe véve az anyag költségeit, ez az elkerülhetetlen aranyra támaszkodás növelheti a kutatás és az ipari alkalmazások költségeit.

Ez különösen igaz, mivel a manapság használt arany nanorészecskék nagy része ömlesztett részecske, amelyek el vannak rejtve a felszíni réteg atomjai alatt. Ezek a rejtett atomok nem működnek a kémiai reakciók katalizátoraként, mivel soha nem érintkeznek más anyagokkal.

Az új arany nanolapok azonban kétdimenziósak. Az arany nanoréteg minden atomja felszíni atom, így a folyamat során nem pazarolódik el a felesleges arany. Ez drámai módon csökkentheti a nemesfém ipari és tudományos felhasználásának költségeit. Emiatt a Leeds-i kutatók megállapították, hogy az arany nanolemezek tízszer nagyobb hatékonyságot kínálnak katalitikus szubsztrátként, mint a széles körben használt, de sokkal nagyobb arany nanorészecskék.

Stephen Evans professzor, a Leeds-féle Molekuláris és Nanoszkóp Fizikai Csoport vezetője és a kutatócsoport felügyelője úgy véli, hogy ez az újítás potenciálisan átalakító lehet a jelenlegi ipari folyamatokban és csúcstechnikai eszközökben.

"Az arany rendkívül hatékony katalizátor" - mondta Evans. "Mivel a nanorétegek olyan vékonyak, szinte minden aranyatom szerepet játszik a katalízisben. Ez azt jelenti, hogy a folyamat nagyon hatékony." Összeadva "adataink azt sugallják, hogy az ipar ugyanolyan hatást érhet el kisebb mennyiségű arany felhasználásával, és ennek gazdasági előnyei vannak, ha nemesfémről beszél. "

A fejlesztés felidézi az eredeti kétdimenziós anyag, a grafén fejlesztését egy évtizeddel ezelőtt a Manchesteri Egyetem kutatói által. A grafén továbbra is hihetetlen ígéreteket támaszt anyagként, de az anyag széles körű felhasználása, amelyet akkoriban sokan jósoltak, még nem valósult meg.

Bár a grafén hihetetlen szilárdságú a többi anyaghoz képest, előállítása is költséges, és valójában nincs semmi, amit a grafén hatékonyan képes alacsonyabb költségekkel helyettesíteni. Ennek eredményeként a grafén nem látta elterjedt ipari vagy kereskedelmi felhasználását, amelyet sokan reméltek még 2004-ben.

Ugyanez nem mondható el az aranyról, amely anyagról az iparban már hihetetlen költségekkel széles körben foglalkoznak. A már használt aranyanyag lecserélése ugyanezen anyag még hatékonyabb formájára, drasztikusan alacsonyabb költségekkel, nem gond.

"Bármely új anyag fordítása működő termékekké sokáig tarthat, és nem kényszerítheti rá, hogy mindent megtegyen, amit csak szeretne" - mondta Evans. "A grafén használatával az emberek azt gondolták, hogy ez jó lehet az elektronikának vagy az átlátszó bevonatoknak - vagy szén nanocsövekként, amelyek szupererőssége miatt egy lift miatt az űrbe lehet vinni bennünket.

"Úgy gondolom, hogy a 2D arannyal nagyon határozott elképzeléseket kaptunk arról, hogy hol lehetne felhasználni, különösen a katalitikus reakciókban és az enzimatikus reakciókban. Tudjuk, hogy hatékonyabb lesz, mint a meglévő technológiák - tehát van valami, amiről azt gondoljuk, hogy az emberek érdekli, hogy velünk fejlődjön. "


Nézd meg a videót: Európai országok határainak változása 5 percben (December 2021).