Zlaten – první 2D kovový materiál

O grafenu určitě slyšel snad už každý fanoušek vědy. Materiál, který v roce 2004 izolovali Andre Geim a Konstantin Novoselov sestává z jediné vrstvy uhlíkových atomů a ukázal světu potenciál takzvaných 2D materiálů. Těch od té doby vzniklo mnoho, ale jedna skupina stále odolávala snahám o vytvoření své dvourozměrné verze. Totiž kovy – vzhledem k tomu, jak se spolu vážou, tvoří mnohem raději třírozměrná seskupení než 2D vrstvy.

Teprve nyní dokázali vědci z Univerzity v Linköpingu poměrně komplikovaným postupem vytvořit samostatnou vrstvu zlata jeden atom silnou (do teď byla nejtenčí vrstva silná dva atomy, obyčejným tepáním lze vyrobit vrstvu asi 400 atomů silnou). Začali tím, že vyrobili materiál Ti₃SiC₂. Ten patří mezi tzv. MAX fáze a skládá se z vrstev karbidu titanu Ti₃C₂, mezi nimiž jsou vrstvičky křemíku. Povrch tohoto materiálu pak pokryli zlatem a zahřáli. Působením difúze došlo k tomu, že zlato nahradilo vrstvy křemíku a vznikl tak Ti₃AuC₂.

Po odstranění přebytečného zlata z povrchu nechali na materiál působit takzvané Murakamiho činidlo, směs několika látek, kterou japonští kováři již dlouho používají k leštění svých výrobků. To reakcí uvolňuje kyslíkové radikály, které oxidují titan a uhlík a tím je odstraňují. K činidlu přimíchali i speciální látku, která vzniklé vrstvičce zlata zabránila, aby se stočila do kuličky a přiměla ji zůstat víceméně plochá.

Výsledkem tedy je, že linköpinští vědci získali samostatné vrstvičky o jednom atomu zlata – první 2D materiál vytvořený z čistého kovu. Dali mu podle grafenu název „goldene“ (neplést s Pokémonem), česky tedy asi „zlaten“ nebo „golden„. Velikost atomů a tedy i tloušťka zlatenu je v řádu desetin nanometrů, na délku a šířku mají od několika nanometrů po několik stovek nanometrů. Jeho další vlastnosti teď budou bezpochyby předmětem urputného zkoumání, ačkoli něco málo se ví už teď (například že oproti skvěle vodivému zlatu je zlaten polovodič). Máme se na co těšit!

Zdroje k hlubšímu bádání:

1. Meet ‘goldene’: this gilded cousin of graphene is also one atom thick
2. Kashiwaya, S., Shi, Y., Lu, J. et al. Synthesis of goldene comprising single-atom layer gold. Nat. Synth (2024). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00518-4