Ученым удалось создать супертонкое «сусальное золото»

Напомним, что первый двумерный материал графен был создан в 2004 году учеными российского происхождения Андреем Геймом и Константином Новоселовым. По сути это то, что нельзя увидеть простым глазом, – слой толщиной в один атом, отслоившийся от всем известного графита. Как рассказывал мне в свое время директор черноголовского Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН, где работали ученые, Вячеслав Тулин, им удалось получить то, во что никто, по сути, не верил: двумерные пластинки, имеющие только длину и ширину, но совсем лишенные толщины, точнее она есть – один атом.

Графен, за открытие которого Гейм и Новоселов получили в 2010 году Нобелевскую премию, оказался великолепным проводником электрического тока для микроэлектроники. За его уникальное сочетание эластичности и прочности его предлагают использовать даже в производстве бронежилетов.

Справка Двумерными называются материалы, образующие слои толщиной в один атом.

Со времени создания графена идея создания других двумерных материалов не дает покоя ученым. Говорят, что моделирование на суперкомпьютерах уже предсказало около тысячи подобных, однако воплощено в жизнь пока не так много.

– Начиная с открытия Новоселовым и Геймом графена – двумерной модификации углерода, внимание исследователей стали привлекать самые разнообразные двумерные материалы, – рассказывает Владимир Иванов. – Были получены двумерные модификации бора (борофен), германия (германен), кремния (силицен) и еще нескольких элементов. Интерес к таким материалам подогревается их уникальными электронными свойствами и высокими механическими характеристиками, благодаря чему они имеют хорошие перспективы применения как минимум в двух важнейших областях – микроэлектронике (в том числе при производстве квантовых компьютеров) и в катализе.

– Для всех двумерных материалов подходит метод отщепления, который использовали Андрей Гейм и Константин Новоселов при получении графена?

– Двумерные материалы обычно так и получают. Похожим образом на днях был получен и первый двумерный металлический материал, состоящий из атомов золота, который получил название «голден». Точнее, для его приготовления использовали технику химического травления, подобную используемой для проявления узоров на японских клинках.

– Можете уточнить, в чем она заключается?

– Получить голден было непросто – пришлось долго подбирать состав для травления. Много попыток были неудачными, и вместо голдена получались обычные наночастицы золота. В итоге шведские ученые сначала получили материал, в котором перемежаются слои карбида титана и золота, а потом очень аккуратно вытравили раствором Мураками (щелочной раствор железосинеродистого калия, которым вытравливали узоры на клинках японцы) слой карбида титана, а слой золота отделили.

– Можно ли сравнить голден с сусальным золотом, которым покрывают купола православных церквей?

– Голден можно считать самым тонким образцом сусального золота. При этом, если толщина листов обычного сусального золота составляет около 100 нанометров, то лист голдена имеет толщину всего лишь в один атом золота, то есть меньше 1 нанометра! Вследствие этого свойства голдена значительно отличаются от свойств золота.

– Каковы же они?

– Голден имеет хорошие перспективы применения в экологическом катализе, например, в реакции конверсии углекислого газа. В его присутствии углекислый газ будет превращаться в ценные органические соединения, применимые в промышленности. Кроме голдена в качестве таких катализаторов могут использоваться и другие материалы, но есть надежда, что голден окажется эффективнее. Возможно, найдутся и другие способы его применения, но пока все их перечислить сложно, ведь его держали в руках только несколько исследователей.

– А он осязаем?

– Осязаемым этот материал не назовешь, тем более, что пока получены лишь небольшие по площади фрагменты, которые можно разглядеть только в электронном микроскопе.

Лично мне кажется очень важным, что создан первый двумерный металлический материал. Наверно, неслучайно, что это именно золото, поскольку оно инертное, а значит устойчивое в атмосфере воздуха, что имеет важное значение для любого практического применения.