• Yüzyıllar boyunca kuyumcular altını olduğundan daha ince formlara sokmanın yollarını aradı.
• Modern kimyaya dayanan bir yaklaşım, nihayet tek bir atom katmanından oluşan, kelimenin tam anlamıyla daha fazla inceltilemeyen altın bir malzeme üretmeyi başardı.
• Malzeme biliminin adlandırma kurallarına sadık kalan araştırmacılar, bu yeni iki boyutlu malzemeye “goldene” adını verdi.

Yüzyıllar boyunca kuyumcular altını olduğundan daha ince formlara sokmanın yollarını aradı. Modern kimyaya dayanan bir yaklaşım, nihayet tek bir atom katmanından oluşan, kelimenin tam anlamıyla daha fazla inceltilemeyen altın bir malzeme üretmeyi başardı. Malzeme biliminin adlandırma kurallarına sadık kalan araştırmacılar, bu yeni iki boyutlu malzemeye “goldene” adını verdi ve goldene, normal altının üç boyutlu formunda görülmeyen bazı ilginç özelliklere sahip.

İsveç’teki Linköping Üniversitesi’nden malzeme bilimci Shun Kashiwaya, “Bir malzemeyi son derece ince yaparsanız, “grafende” olduğu gibi olağanüstü bir şey olur. Aynı şey altın için de geçerli. Bildiğiniz gibi, altın genellikle bir metaldir ancak tek atom katmanı kalınlığında olursa altın bunun yerine bir yarı iletken haline gelebilir.”” diyor.

Altını, bir araya toplanma eğilimi nedeniyle iki boyutlu bir konfigürasyona sokmak oldukça zor. Altını atom inceliğinde tek bir tabaka haline getirme hedefindeki önceki girişimler ya birkaç atom kalınlığında ince bir tabaka ya da başka bir malzeme arasında veya üzerinde sıkışmış ve ayrılamayan tek bir tabaka ile sonuçlandı.

Kashiwaya ve meslektaşları goldene yapmak için yola çıkmadılar. Ekip süreçlerinin ilk adımlarında bu maddeye tesadüfen rastladı. Linköping Üniversitesi’nden malzeme fizikçisi Lars Hultman, “Temel malzemeyi aklımızda tamamen farklı uygulamalarla oluşturmuştuk. Uygulamaya titanyum silisyum karbür adı verilen ve silikonun ince katmanlar halinde bulunduğu iletken bir seramikle başladık. Daha sonra fikir, bir temas oluşturmak için malzemeyi altınla kaplamaktı. Ancak bileşeni yüksek sıcaklığa maruz bıraktığımızda, silikon tabakanın yerini ana malzemenin içindeki altın aldı.”” diye açıkladı.

Buraya kadar her şey yolunda. Ancak tek katmanlı altın üretmeye yönelik diğer girişimlerde olduğu gibi ilerleme bu kritik adımda durdu. Birkaç yıl boyunca, ekibin ürettiği ara katmanlı titanyum altın karbür, onu sıkıştıran titanyum ve karbon katmanları arasından süper ince altın katmanlarını çıkarmanın bir yolu olmadan öylece kaldı.

Çalışmanın tam bu noktasında devreye bir aşındırma çözeltisine dayanan ve Murakami reaktifi adı verilen bir yöntem girdi. Murakami reaktifi, metal işlemede karbonu aşındırmak ve çeliği lekelemek için kullanılan kimyasalların bir karışımı. Murakami Reaktifi en kısa örnekle bazı Japon bıçaklarında görülen türden desenler ortaya çıkaran bir yöntem.

Murakami’nin reaktifinin aşındırma etkisi potasyum ferrosiyanür adı verilen bir yan ürün yaratıyor. Eğer ışığa maruz kalırsa, bu bileşik altını çözen siyanürü serbest bırakıyor. Bu nedenle aşındırma işleminin tamamen karanlıkta gerçekleşmesi gerekiyor.

Son olarak, ince altın tabakasının kıvrılma ve topaklanma eğilimi vardı. Bu sorun da tabakanın katlanmasını ve kendine yapışmasını önleyen ve tek tabaka bütünlüğünü koruyan bir yüzey aktif madde eklenerek çözüldü. Daha ileri analizler, bu zahmetli adımların, tıpkı teorik simülasyonların öngördüğü gibi sonunda kararlı altın oluşturmayı başardığını ortaya koydu.

Altın genellikle mükemmel bir elektrik iletkeni. Element iki boyutlu bir tabaka şeklini aldığında, atomlar iki serbest bağa sahip oluyor ve bu da onu bir yarı iletkene dönüştürür. Bu buluşun önemli yanı şu ki bu sayede üretilen altının yani maddenin iletkenliği ayarlanabiliyor.

Altın zaten kimyasal uygulamalarda çok değerli olmasını sağlayan özelliklere sahip. Ona bir yarı iletkenin özelliklerini de kazandırmak, su arıtma, iletişim ve kimyasal üretim de dâhil olmak üzere onu kullanabileceğimiz yepyeni yollar açıyor.

Derleyen: Fatma Ebrar Tuncel