Universität Linköping: Forschende stellen zweidimensionale Goldschicht her

Das kam unerwartet: Forschende haben erstmals ein Goldblech hergestellt, das aus genau einer Schicht von Atomen besteht. Dabei half ihnen eine mehr als hundert Jahre alte japanische Goldschmiedetechnik.

Universität Linköping: Forschende stellen zweidimensionale Goldschicht her

Eigentlich waren Lars Hultman und Shun Kashiwaya gerade dabei, Titansiliziumkarbid mit Gold zu beschichten. Was dann passierte, hatten sie nicht erwartet: Das Gold drang in das Material ein, verdrängte das Silizium und wurde zu einer Art Folie aus nur einer Atomreihe. Die beiden Wissenschaftler und ihr Team hatten eine sogenannte zweidimensionale Goldschicht hergestellt – eine Aufgabe, an der Forschende bislang gescheitert waren. Denn eigentlich haben sehr dünne Goldschichten die Tendenz, zu verklumpen. Dieses Hindernis hatte das Team von der Universität Linköping nun zunächst aus dem Weg geschafft. Sie tauften das neue Material »Golden«.

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Doch schon kam die nächste Schwierigkeit auf sie zu: Die Goldschicht musste nun freigelegt werden, war allerdings nach der unerwarteten Reaktion in Titancarbid eingebettet. Das ist einer der härtesten Stoffe, die es überhaupt gibt. Wiederum durch Zufall probierten die Forschenden eine mehr als hundert Jahre alte Technik japanischer Schmiede aus – mit Erfolg. Das Vorgehen der Schmiede funktioniert demnach nicht nur, um kohlenstoffhaltige Rückstände von Stahl zu lösen, sondern auch, um Gold aus seiner Keramikumhüllung zu befreien. Die Ergebnisse ihres Zufallsexperiments stellten die beiden Forscher und ihr Team nun in der Fachzeitschrift »Nature Synthesis« vor.

»Wenn man ein Material extrem dünn macht, passiert etwas Außergewöhnliches«, sagt Shun Kashiwaya, der an der Universität Linköping zu Materialdesign forscht. So ist es auch mit der hauchdünnen Goldschicht. Sie funktioniert wie ein Halbleiter – anders als herkömmliches Gold, das die Eigenschaft von Metall hat.

Im Gegensatz zu Atomverbindungen, die dreidimensional im Raum angeordnet sind, haben die nun freigelegten Atomreihen zwei freie Bindungen. In der Zukunft könnten sie deswegen möglicherweise dafür genutzt werden, CO₂ zu zerlegen und in andere Moleküle umzuwandeln. Sie könnten zukünftig vielleicht auch bei der Herstellung von Wasserstoff eingesetzt werden.