Золотой лист толщиной в атом: как это возможно?!
С древних времен сусальное золото использовалось во многих сферах: в иконописи, архитектуре, декоративно-прикладном искусстве, производстве мебели и так далее. Делают сусаль из небольшого слитка драгоценного металла.
Впервые изготавливать сусаль начали в Египте несколько тысяч лет назад. Спустя некоторое время технология распространилась и на другие страны. Сусальное золото встречается различных проб. Но самые распространенные из них — от 22 до 24 карат. Толщина золотого листа обычно достигает не более 100 нанометров, то есть в разы тоньше бумаги. Оно очень легкое и хрупкое, так как листки быстро слипаются и при неосторожном взаимодействии рвутся. Поэтому работа с ним требует особой осторожности.
К слову, если однажды в магазине на этикетке с составом продукта вы увидите пищевую добавку Е175, не спешите класть его обратно на полку. В пищевой промышленности так обозначают сусальное золото.
На протяжении веков ювелиры искали способы придать золоту еще более уникальные формы. Но это удалось сделать только ученым. Современный химический метод наконец-то позволил создать лист из драгоценного металла, который буквально стал самым тонким в мире. Ведь он состоит всего из одного слоя атомов.
Открытие шведских ученых по значимости можно сравнить с появлением графена — модификации углерода, толщина которой тоже всего один атом. Самый тонкий слой золота, как и графен, является хорошим проводником тепла и электричества.
Ранее все попытки получить «золотой графен» заканчивались неудачей, ведь драгоценный металл слипался. Кроме того, тончайшие золотые пленки имеют свойство сворачиваться, что делало невозможным их практическое применение.
Стоит отметить, что ранее ученым из Университета Лидса уже удалось создать один из самых тонких листов золота, не размещенных на подложке из других материалов. Но он был более толстым — два атома. Достигнуть размера всего в один атом им не удавалось. А шведским ученым повезло: помогла случайность.
Ларс Хультман и Шун Кашивайя, исследователи из Линчепингского университета, работали над совершенно несвязанным проектом — созданием тонких пленок электропроводящей керамики на основе сложного карбида титана-кремния. На них наносился слой золота, которое должно было служить контактом, но под действием температуры оно постепенно заменяло в карбиде прослойку кремния. Ученые этого не ожидали, но решили воспользоваться подвернувшейся возможностью поработать с новым соединением.
Прежде попытки снять двухмерный лист металла со слоя-основания, как это делают с обычным сусальным золотом, приводили к тому, что металл «слипался» в крупицы. Но тут удача вновь улыбнулась химикам: Хультман наткнулся на японский метод удаления карбидных включений из стали, который ученые и решили испытать на своей пленке из карбида титана-золота. При попытке удалить лишние слои углерода и титана они случайно получили совершенно плоские листы чистого драгоценного металла толщиной в один атом, не закрепленные на подложках из иных материалов.
На фото: схематичное изображение листа золота толщиной всего в один атом.
Самый тонкий лист золота можно использовать в электронике и химии. Например, атомно-тонкие листы драгоценного металла можно использовать для создания катализаторов, которые широко применяются в медицинской диагностике, преобразовании углекислоты, производстве водорода, системах очистки воды и т.д.
Таким образом, золото широко используется во всех сферах жизни, и области его применения только расширяются. Даже в вашем телефоне есть частичка драгоценного металла.
Где еще применяется сусальное золото — узнайте в нашей предыдущей статье:
Золотое великолепие: факты о сусальном золоте
