دانشمندان توانستند یک قطعه طلای دو بعدی بسازند؛ این قطعه طلا تنها 2 اتم دارد!

دانشمندان توانستند یک قطعه طلای دو بعدی بسازند که طلا تنها 2 اتم دارد و بخاطر همین قطر بی‌نهایت کوچکش، یک جسم دو بعدی محسوب می‌شود!

به تازگی دانشمندان دانشگاه لیدز (Leeds) در کشور انگلستان، توانستند یک قطعه طلای نانو بسازند که تنها 2 اتم داخلش وجود دارد! قطر این طلا انقدر کم است که از آن به عنوان طلای دو بعدی یاد می‌شود! قطر این قطعه طلا، 0.47 نانومتر است. برای اینکه بیشتر به قطر باورنکردنی این قطعه طلا پی ببرید، باید بگوییم که هر 1میلیارد نانومتر، برابر با یک متر است و قطر این طلای دو بعدی حتی یک نانومتر هم نیست! به عبارت دیگر می‌توان گفت که قطر این قطعه طلا، یک میلیون برابر کوچکتر از قطر ناخن انسان است! حتی قطر یک رشته DNA هم 50برابر بزرگتر از این طلای نانو است!

نحوه ساخت طلای دو بعدی

اما این طلای دو بعدی چگونه ساخته شد؟ برای ساخت این ورقه طلا، دانشمندان دو نوع اسید را با طلا ترکیب کردند؛ یکی کلروآریک اسید (Chloroauric Acid، دقت کنید که این اسید را با کلریک اسید اشتباه نگیرید) با فورمول شیمیایی HAuCl4 و دیگری سدیم سیترات (Sodium Citrate) با فورمول شیمیایی Na₃C₆H₅O₇. سپس این ترکیب را به مدت 12ساعت، دست‌نخورده باقی گذاشتند و بعد از آن، ترکیب را وارد دستگاه سانتریفیوژ کردند. درنهایت ورقه فوق‌العاده نازک و دو بعدی بدست آمده را با آب مقطر خالص، شستند.

برای اینکه تیم آزمایش‌کننده اطمینان حاصل کند که ورقه دو بعدی بدست آمده، واقعا از جنس طلا است، آن را داخل آب حل کردند. از آنجایی که این ورقه توانست مایع را به رنگ آبی متمایل به سبز دراورد و همچنین با بررسی چند ویژگی دیگر آن، اعضای تیم هم مطمئن شدند که توانسته‌اند یک قطعه طلای دو بعدی خلق کنند!

کاربردهای احتمالی طلای دو بعدی

اما طلای دو بعدی واقعا به چه دردی می‌تواند بخورد؟ پاسخ این سوال، خیلی هیجان‌انگیزتر از چیزی است که احتمالا فکر می‌کنید! به عنوان مثال، این ورقه‌های طلا می‌توانند منجر به خلق دستگاه‌هایی با صفحه‌های به مراتب خم‌شونده‌تر از صفحات خم‌شونده کنونی شوند. همچنین با استفاده از این ورقه‌های طلا، می‌توان جوهرهای الکترونیکی بسیار کارامدی هم خلق کرد. از آنجایی که از طلا همین حالا هم به صورت گسترده در ساخت تجهیزات و سیستم‌های الکترونیکی استفاده می‌شود، این طلاهای دو بعدی می‌توانند انقلابی هم در این صنایع ایجاد کنند. درواقع به گفته سوجین یه (Sunjie Ye) که رهبر تیم آزمایش‌کننده بوده، این ورقه‌های طلا 10برابر کارامدتر از ورقه‌های طلای نانویی هستند که هم‌اکنون در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند. این موضوع به این معنی است که در صورت استفاده از طلاهای دو بعدی در صنعت، میزان مصرف طلا در صنایع، یک‌دهم می‌شود!

یک ویژگی بسیار جالب دیگه هم در رابطه با طلا وجود دارد که شاید حالا با استفاده از این طلاهای دو بعدی، بتوان به آن هم دست پیدا کرد. این ویژگی، توانایی ساخت اجسام نامرئی و تکنولوژی‌های نامرئی‌ساز است! اگر طرفدار کتاب‌ها و یا فیلم‌های هری پاتر هستید، می‌توانید بیش از هرزمان دیگری به ساخته شدن شنل نامرئی‌ساز هری، امید داشته باشید!

این نکته را هم یاداوری کنیم که این ورقه‌های طلای دو بعدی، اولین اجسام ساخت بشری نیستند که دو بعدی درنظر گرفته می‌شوند. اولین بار در سال 2010 بود که دو دانشمند بنام‌های آندره گایم (Andre Geim) و کاستیا نووسِلوف (Kostya Novoselov) توانستند گرافین (Graphene، یکی از آلوتروپ‌های کربن و با گرافیت اشتباه گرفته نشود) را خلق کنند. گرافین اولین ماده ساخت بشری بود که بخاطر قطر بسیار اندکش، یک جسم دو بعدی درنظر گرفته شد. گایم و نووسلوف بخاطر ساخت این ماده، جایزه نوبل فیزیک سال 2010 را نیز دریافت کردند. طلای ساخته شده توسط سوجین یه و تیم او هم ممکن است بتواند آن‌ها را به جایزه نوبل فیزیک برساند!

درنهایت به این نکته ظریف هم اشاره کنیم که درست است گرافین و این ورقه طلای دو اتمی، اجسامی دو بعدی در نظر گرفته می‌شوند اما دلیل این موضوع تنها این است که ذخامت این اجسام انقدر کم است، که طبق استانداردهای دانشمندان، می‌توان از این ذخامت صرف نظر کرد. پس واضح است که این اجسام، به معنای واقعی کلمه، دو بعدی نیستند. درواقع درست است که 0.47 نانومتر، عددی بی‌نهایت کوچک است اما جسمی که حتی 0.01 نانومتر هم ذخامت داشته باشد، درنهایت، یک جسم سه بعدی است. جسم دو بعدی، جسمی است که بعد سوم یعنی ارتفاع، یا به تعبیری ذخامت، را نداشته باشد.