A grafént valódi csodaanyagként tartják számon első előállítása óta, amire éppen húsz éve, 2004-ben került sor a Manchester Egyetem laboratóriumában: ekkor sikerült az egyetem két fizikusának először létrehoznia az egy atom vastagságú anyagot, mégpedig egy igen egyszerű módszerrel. A kutatók hétköznapi ragasztószalag segítségével addig hántották le egymásról a grafit rétegeit, amíg csak egyetlen vékony lemez maradt hátra, ez a struktúra volt a grafén, amit rendkívül ígéretes anyagnak tartottak és tartanak még most is számos felhasználási területen, például elektronikai eszközök vagy különféle bevonatok összetevőjeként, sőt, még a leendő űrállomások lehetséges alapanyagaként is.

A grafénnak azóta sok más utódja készült a laborokban, köztük a szintén egy atom vastagságú grafin, ami a grafén közeli rokona, csak a szerkezetükben térnek el egymástól - a grafinban a szénatomok nem egyenletes hatszögű rácsozatba rendeződnek, hanem bonyolultabb formát vesznek fel. A fémekből készült egy atom vastag anyagok megalkotása azonban nagy kihívást állít a szakértők elé, mivel a fémek a bennük kialakuló fémes kötéseknek köszönhetően általában inkább a háromdimenziós struktúrába való rendeződést preferálják és a szokásos hasításos eljárás, amit a Van der Waals kötéseket (kölcsönhatást) tartalmazó struktúráknál használnak, nem működik az esetükben. A kétdimenziós, tehát egy atom vastagságú fémek kutatása ennek ellenére, illetve éppen ezért gőzerővel zajlik, mivel a vékony szerkezet rengeteg olyan előnyt tartogat, amelyek értékes összetevővé teszik (többek között katalizátorként is) a metallene-nek nevezett fémstruktúrákat.

Az egyatomos arany kifejlesztésére most sikerült egy újfajta módszert találni, ami valójában egy régi japán fémmegmunkálási metóduson alapul, de ezúttal az arany kinyerésére használták fel a kísérlet során. A svéd Linköping Egyetem kutatói titán-karbid rétegek közé helyezett szilíciumot alkalmaztak kiindulási alapként, amihez aranyat adtak. A fém átvette a szílicium helyét a titán-karbid szendvicsben, ahonnan az úgynevezett Murakami-reagens segítségével szabadították ki. A reagenst fémek megmunkálásához használják és a japán mesterek már száz éve ismerik a kutatásban részt vevő anyagtudós, Lars Hultman elmondása szerint, most pedig a vékony aranyréteg kinyeréséhez is alkalmasnak bizonyult. A titán-karbid lehántásához felületaktív anyagokat is alkalmaztak a kutatók, amelyek megakadályozták az aranyatomok csoportosulását.

A goldene, azaz az egy atom vastagságú arany, aminek atomjai háromszögekből álló hálót alkotnak, a vizsgálatok szerint megfelelő tulajdonságokkal bír ahhoz, hogy működőképes katalizátor vagy más hasznos eszköz lehessen belőle, de a Nature-nek nyilatkozó Graham Hutchings kémikus felhívta a figyelmet az elkészítési módszer hátrányaira is. Mivel a Murakami-reagens vasat is tartalmaz, az esetlegesen a goldene-be bekerülő vasmaradványok ronthatják a katalizátori képességeit, emiatt valószínűleg más, optimálisabb megoldást kell keresni az előállításához, hogy a jövőben a grafénéhoz hasonló karriert futhasson be a legújabb csodaanyag.

(Fotó: Kashiwaya et al./Nature Synthesis, René Böhmer/Unsplash)

Először nyertünk bepilantást abba, hogy miként születik az arany az univerzumban A James Webb Űrteleszkóp olyan neutroncsillag-egyesüléseket talált, amelyek szó szerint aranyat kovácsoltak. Mint a kutatók elmondták a felfedezésről: “Izgalmas volt”.