شكل غريب من الذهب بسماكة ذرّة واحدة

حاول الصاغة طوال عقود أن يجدوا طرقاً لتسطيح الذهب وتحويله إلى أشكال أكثر رقة. يبدو أن مقاربة مبنية على الكيمياء المعاصرة نجحت أخيراً في إنتاج أرق مادة ذهبية على الإطلاق، فهي تتألف من طبقة واحدة من الذرات. يحمل هذا الذهب الرقيق خصائص مثيرة للاهتمام وغير مسبوقة في نوع الذهب ثلاثي الأبعاد.



يحصل في أي محاولة لإنتاج ذهب أحادي الطبقة، يسهل أن تتباطأ هذه العملية في مرحلة معينة. طوال سنوات، بقي كربيد الذهب والتيتانيوم الذي ابتكره الباحثون على حاله، فلم يجدوا طريقة لاستخراج طبقات ذهب بالغة الرقة من بين طبقات التيتانيوم والكربون المحيطة بها. يمكن حل هذه المشكلة بفضل محلول اسمه «كاشف موراكامي». إنه خليط من المواد الكيماوية المستعملة لتشغيل المعادن وجعلها تَسْلَخ الكربون والفولاذ الصدئ، ما يسمح بإنتاج أنماط يمكن رؤيتها على بعض السكاكين اليابانية.

جرّب الباحثون كميات مختلفة من هذا الخليط وحددوا أُطُراً زمنية متنوعة لإنهاء عملية تآكل التيتانيوم والكربون في محيط الذهب. كانت النتائج تتحسن عند إطالة مدة نقع الخليط. ينتج «كاشف موراكامي» فيروسيانيد البوتاسيوم ويطلق هذا العنصر الثانوي، عند تعرّضه للضوء، مادة السيانيد التي تذيب الذهب، ما يعني أن عملية الحفر تحصل كلها في الظلمة.

أخيراً، كانت طبقة الذهب الرقيقة تميل إلى التجعد، لكن يمكن حل هذه المشكلة عبر إضافة نوع من منشطات السطح لمنع الطبقة الأحادية من الانطواء على نفسها والحفاظ على سلامتها. كشف تحليل آخر أن تلك الخطوات الشاقة نجحت أخيراً في تشكيل ذهب رقيق ومستقر يتماشى مع توقعات تجارب المحاكاة النظرية. بشكل عام، يُعتبر الذهب موصِلاً ممتازاً للكهرباء. عندما يتخذ هذا العنصر شكل طبقة ثنائية البُعد، تحصل الذرات على رابطَين حُرَّين وتُحوّله إلى شكل من أشباه الموصلات. إنها ميزة مفيدة نظراً إلى إمكانية ضبط هذا الجانب.

يتمتع الذهب أصلاً بخصائص تجعله بالغ الأهمية في التطبيقات الكيماوية. لكنّ تزويده بصفات أشباه الموصلات قد يفتح المجال أمام ابتكار مجموعة من الاستعمالات الجديدة مثل تنقية المياه، وتسهيل الاتصالات، والإنتاج الكيماوي.

• الكربون
• الذهب