Раскрыты позолоченные тайны: древнее искусство встречается с нанотехнологиями в наноразмерном золоте

Чеканка золота, древнее ремесло, впервые изобретенное древнеегипетскими мастерами более пяти тысячелетий назад, включает в себя тщательное истончение объемного золота до тонких, похожих на паутинку листьев. На протяжении всей истории этот сложный процесс украшал различные шедевры, такие как гробницы в Фивах и Саккаре, и закрепил свое место в искусстве и украшениях разных культур.

Сегодня наноразмерное золото используется не только для украшения изысканных десертов, но и незаменимо для современных приложений - от микроэлектроники до наномедицины.

Преодолевая разрыв между древним искусством и современными технологиями, исследователи из Университета Южной Флориды, Университета Клемсона и Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн обнаружили, что даже наноскопические золотые слитки можно сжимать в двухмерные листовые формы, воспроизводя древний процесс избиение золота, но на наноуровне.

«Мы были заинтригованы идеей заимствовать древнее ремесло для современных процессов нанопроизводства», — сказал исследователь Майкл Цай Ванг, доцент кафедры машиностроения в USF. «Возможность изготавливать тонкие 2D-пленки из наночастиц открывает новые горизонты в нанотехнологиях и материаловедении, поскольку мы и дальше ищем экологически чистые способы создания золота в USF».

Недавно опубликованная статья исследователей в PNAS Nexus «Наномасштабное избиение золота: твердотельная трансформация 0D и 1D наночастиц золота в анизотропную 2D морфологию» исследует и предлагает понимание мира наномасштабной деформации металлов и формирования 2D листьев. Понимание, полученное в результате этого исследования, может привести к разработке широкой палитры нанокристаллов и нанометаллов, открывая путь к интересным будущим приложениям в области возобновляемых источников энергии, квантовых вычислений и наномедицины.

«Создание этой технологии твердотельной 2D-трансформации — это всего лишь отправная точка. Ее универсальность выходит за рамки золота, что делает ее применимой к широкому спектру материалов», — сказал доктор Рубаят-Э Танджил, докторант USF в области машиностроения и первый автор этой статьи. «Поскольку мы делимся своими открытиями с научным сообществом, мы с нетерпением ожидаем углубления нашего понимания наномасштабной деформации металлов и раскрытия новых научных данных».

Исследование показало, что индуцированная двумерная морфология золотых листьев зависела от различных факторов, включая исходную форму, размер и порядок наночастиц-предшественников до их сжатия. Из-за ковкости золота эта технология нанопроизводства может точно контролировать форму, поперечный размер и толщину двумерного сусального золота, открывая новые возможности в различных приложениях.

«Усилия, которые мы приложили для достижения равномерного сжатия нанокристаллов по большой площади, в конце концов окупились», — сказал Киган Суэро, младший инженер-механик и стипендиат USF S-STEM, который работал в лаборатории Ванга на протяжении всей учебы в бакалавриате. «Я очень рад быть частью этого замечательного начинания, и, конечно же, еще предстоит раскопать огромное количество научных знаний».

Благодаря сближению древнего искусства и нанотехнологий, это исследование не только расширяет наше понимание наноматериалов, но также демонстрирует вневременную привлекательность золота и его значение в формировании нашего прошлого, настоящего и будущего.