Goldene hergestellt: Konkurrenz für Graphen

Lars Hultman (links) und Shun Kashiwaya im Goldene-Labor (Foto: liu.se, Olov Planthaber)

Linköping (pte017/17.04.2024/11:30) - Forscher um Lars Hultman und Shun Kashiwaya von der Universität Linköping ( https://liu.se/en ) haben den Graphen-Rivalen Goldene erstmals hergestellt. Beide aus Kohlenstoff bestehende zweidimensionale Materialien sind vielseitig einsetzbar. Goldene besteht also aus einer Folie, die genauso dick ist wie ein Goldatom.

Material für Halbleiter

Das Gold hat dadurch neue Eigenschaften erhalten, weil es zwei freie Bindungen hat. Dank dieser Tatsache könnten künftige Anwendungen die Umwandlung von CO2, die Wasserstoff erzeugende Katalyse, die selektive Herstellung von Chemikalien mit hohem Mehrwert, die Wasserreinigung, die Kommunikation - Goldene ist, anders als massives Gold, ein Halbleiter - und vieles mehr umfassen.

Wissenschaftler haben lange versucht, einatomige Goldbleche herzustellen, sind aber daran gescheitert, da das Metall dazu neigt zu verklumpen. Dem Team in Linköping ist dies nun dank einer hundert Jahre alten Methode gelungen, die von japanischen Schmieden verwendet wird. Dabei werden Kohlenstoffrückstände weggeätzt und Härte und Farbe des Stahls verändert, beispielsweise bei der Messerherstellung.

"Wir begannen mit einer elektrisch leitenden Keramik namens Titansiliziumkarbid, bei der das Silizium in dünnen Schichten vorliegt. Die Idee war dann, das Material mit Gold zu beschichten, um einen Kontakt herzustellen. Aber als wir das Bauteil einer hohen Temperatur aussetzten, wurde die Siliziumschicht im Inneren des Grundmaterials durch Gold ersetzt", so Hultmann.

Ätzen in der Finsternis

Könnte man dieses Gold herauslösen, hätte man die zweidimensionale Goldfolie, überlegten die Forscher. Durch Zufall stießen sie auf die japanische Ätztechnik. Mit dem gleichen Ätzmittel klappte es beim Gold allerdings nicht. "Ich habe verschiedene Mittel auf der Basis des Originals ausprobiert, ebenso die Ätzdauer", so Kashiwaya. Dann kam er darauf, dass der Vorgang im Dunkeln stattfinden muss, weil sich bei Lichteinfall Zyanid entwickelte, das das Gold auflöste.

Schließlich gelang es mit einer schwach konzentrierten Ätzlösung und einer langen Einwirkungszeit, um die zweidimensionalen Folien aus der Matrix herauszulösen. Um sie daran zu hindern zusammenzukleben, fügte er ein Tensid hinzu, ähnlich dem Spülmittel für schmutziges Geschirr. Mit einem unvorstellbar feinen Sieb konnte sie schließlich die Goldene-Partikel aus der Lösung herausfischen.

(Ende)