اولین لایه فلزی دو بعدی ساخته شد

دانشمندان ورق‌هایی با ضخامت تک اتمی و شبیه به گرافن ایجاد کردند که ساختار دو بعدی دارد. به گفته لارس هولتمن از محققان این پروژه؛ این ساختار اولین لایه فلزی دو بعدی با ضخامت یک اتم است.

به گزارش ایسنا، طلا برای بسیاری از فناوری‌های حوزه الکترونیکی بسیار حیاتی است، اما ساختار توده‌ای آن در مقایسه با ساختارهای در مقیاس میکرو یا نانو که دارای خاصیت فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی هستند، چندان جالب نیستند. ارس هولتمن، استاد فیزیک در دانشگاه Linköping افزود: «بنابراین ساختار نازک دوبعدی از جنس طلا ممکن است خواص و ویژگی‌های جالبی داشته باشد.»

محققان سال‌هاست که سعی در ایجاد گلدن (goldene) دارند، اما موفقیت‌های قبلی محدود به لایه‌های ایستاده آزاد بود که چندین اتم ضخیم یا تک لایه‌ای بودند که باید در قالب‌های خاصی محدود شوند.

شون کاشیوایا از محققان این پروژه می‌گوید: کربن، برخلاف فلزات، دوست دارد ورق‌های اتمی تشکیل دهد. بنابراین، گرافن را می‌توان به راحتی از گرافیت لایه‌برداری کرد، گرافیتی که از یک سری از لایه‌های موازی انباشته شده با پیوند بین لایه‌های ضعیف تشکیل شده است. در مقابل، فلزات از جمله طلا، تمایل به جمع شدن در کنار هم دارند که این امر باعث می‌شود که آنها را نتوان به صورت لایه‌ای و با ضخامت تک‌اتمی درآورد.

نکته اصلی که باعث شد محققان در این پروژه موفق شوند، این بود که آنها یک ساختار سه‌بعدی از طلا را که میان لایه‌های تیتانیوم و کربن محاصره شده بود را به کار گرفتند. دانشمندان کار را با یک سرامیک لایه‌ای معروف به کاربید تیتانیوم سیلیکون (Ti3SiC2) آغاز کردند که ساختاری لایه‌ای دارد. آنها با استفاده از فرآیندی به نام Intercalation ، اتم‌های طلا را در این لایه‌ها وارد کردند که به آنها اجازه می‌داد بین ورق‌ها قرار بگیرند. این روند منجر به یک ترکیب جدید به نام Ti3AuC2 شد که به دلیل وجود طلا در ساختار آن دارای خواص بی‌نظیری است.

به نقل از ستاد نانو، این ماده به عنوان پایه و اساس آزمایش‌های بعدی به کار گرفته شد. کاشیویا توضیح داد: هولتمن با روشی صد ساله روبرو شد که توسط ژاپنی‌ها به کار گرفته می‌شد. این ترکیب به نام مُعرف موراکامی، برای جدا کردن باقیمانده کاربید در فولاد استفاده می‌شود. ما همچنین فهمیدیم که اچینگ باید در تاریکی انجام شود، زیرا نور (حتی نور اتاق) باعث تشکیل سیانید می‌شود که طلا را حل می‌کند. لایه‌های طلا در طول فرآیند سنتز تمایل به چسبیدن و خوشه‌شدن داشتند. برای نگه‌داشتن ورق‌های گلدن، ما یک سورفاکتانت طراحی کردیم، که گلدن را پایدار می‌کرد.