Wetenschappers van de Universiteit van Leeds hebben een nieuwe vorm van goud gecreëerd die slechts twee atomen dik is - het dunste niet-ondersteunde goud dat ooit is gemaakt.

De onderzoekers maten de dikte van het goud op 0,47 nanometer, dat is een miljoen keer dunner dan een menselijke vingernagel. Het materiaal wordt als 2-D beschouwd omdat het slechts twee op elkaar liggende lagen atomen omvat. Alle atomen zijn oppervlakte-atomen - er zijn geen 'bulk'-atomen verborgen onder het oppervlak.

Het materiaal kan op grote schaal worden toegepast in de medische apparatuur en de elektronica-industrie, en ook als katalysator om chemische reacties in een reeks industriële processen te versnellen.

Laboratoriumtests tonen aan dat het ultradunne goud 10 keer efficiënter is als katalytisch substraat dan de momenteel gebruikte gouden nanodeeltjes, Dit zijn 3D-materialen waarbij de meeste atomen zich in de bulk bevinden in plaats van aan de oppervlakte.

Wetenschappers denken dat het nieuwe materiaal ook de basis kan vormen van kunstmatige enzymen die in snelle, point-of-care medische diagnostische tests en in waterzuiveringssystemen.

De aankondiging dat het ultradunne metaal met succes was gesynthetiseerd, werd in het tijdschrift gedaan Geavanceerde wetenschap .

De hoofdauteur van het artikel, Dr. Sunjie Ye, van Leeds' Molecular and Nanoscale Physics Group en het Leeds Institute of Medical Research, zei:"Dit werk is een mijlpaal.

"Het opent niet alleen de mogelijkheid dat goud efficiënter kan worden gebruikt in bestaande technologieën, het biedt een route waarmee materiaalwetenschappers andere 2D-metalen kunnen ontwikkelen.

"Deze methode zou de fabricage van nanomaterialen kunnen innoveren."

Het onderzoeksteam zoekt samen met de industrie naar manieren om het proces op te schalen.

Het synthetiseren van de gouden nanosheet vindt plaats in een waterige oplossing en begint met chloorgoudzuur, een anorganische stof die goud bevat. Het wordt gereduceerd tot zijn metallische vorm in de aanwezigheid van een 'opsluitingsmiddel' - een chemische stof die het goud aanmoedigt om zich als een blad te vormen, slechts twee atomen dik.

Vanwege de nanoschaaldimensies van het goud, het lijkt groen in water - en gezien zijn vorm, de onderzoekers omschrijven het als gouden nanozeewier.

Beelden die met een elektronenmicroscoop zijn gemaakt, laten zien hoe de goudatomen zich hebben gevormd tot een zeer georganiseerd rooster. Andere afbeeldingen tonen gouden nanozeewier dat kunstmatig is gekleurd.

Professor Stephen Evans, hoofd van de Leeds' Molecular and Nanoscale Research Group die het onderzoek begeleidde, zei dat de aanzienlijke winst die kan worden behaald door het gebruik van deze ultradunne goudplaten te wijten is aan hun hoge oppervlakte-tot-volumeverhouding.

Hij zei:"Goud is een zeer effectieve katalysator. Omdat de nanosheets zo dun zijn, zowat elk goudatoom speelt een rol in de katalyse. Het betekent dat het proces zeer efficiënt is."

Standaard benchmarktests toonden aan dat gouden platen op nanoschaal tien keer efficiënter waren dan de gouden nanodeeltjes die conventioneel in de industrie worden gebruikt.

Professor Evans zei:"Onze gegevens suggereren dat de industrie hetzelfde effect zou kunnen krijgen door een kleinere hoeveelheid goud te gebruiken. en dat heeft economische voordelen als je het over een edelmetaal hebt."

Vergelijkbare benchmarktests toonden aan dat de gouden platen zouden kunnen werken als zeer effectieve kunstmatige enzymen.

De vlokken zijn ook flexibel, wat betekent dat ze de basis zouden kunnen vormen van elektronische componenten voor buigbare schermen, elektronische inkten en transparante geleidende displays.

Professor Evans denkt dat er onvermijdelijk vergelijkingen zullen worden gemaakt tussen het 2-D-goud en het allereerste 2-D-materiaal dat ooit is gemaakt - grafeen, die in 2004 werd vervaardigd aan de Universiteit van Manchester.

Hij zei:"De vertaling van nieuw materiaal in werkende producten kan lang duren en je kunt het niet dwingen om alles te doen wat je zou willen. Met grafeen, mensen hebben gedacht dat het goed zou kunnen zijn voor elektronica of voor transparante coatings - of als koolstofnanobuisjes die een lift zouden kunnen maken om ons de ruimte in te brengen vanwege zijn superkracht.

"Ik denk dat we met 2D-goud een aantal zeer duidelijke ideeën hebben over waar het zou kunnen worden gebruikt, vooral bij katalytische reacties en enzymatische reacties. We weten dat het effectiever zal zijn dan bestaande technologieën, dus we hebben iets waarvan we denken dat mensen het met ons willen ontwikkelen."