En ny och stabil fas av guld med olika fysiska och optiska egenskaper än konventionellt guld har syntetiserats av A*STAR -forskare, och lovar att vara användbart för ett brett spektrum av applikationer, inklusive plasmonik och katalys.

Många material finns i en mängd olika kristallstrukturer, känd som faser eller polymorfer. Dessa olika faser har samma kemiska sammansättning men olika fysiska strukturer, som ger upphov till olika egenskaper. Till exempel, två välkända polymorfer av kol, grafit och diamant, ordnade annorlunda, har radikalt olika fysiska egenskaper, trots att det är samma element.

Guld har använts för många ändamål genom historien, inklusive smycken, elektronik och katalys. Hittills har den alltid producerats i en fas-en ansiktscentrerad kubisk struktur där atomer är placerade i hörnen och mitten av varje yta på de ingående kuberna.

Nu, Lin Wu och kollegor vid Institute of the A*STAR Institute of High Performance Computing har modellerat de optiska och plasmoniska egenskaperna hos nanoskala band i en ny fas av guld - den 4H sexkantiga fasen (se bild) - producerad och kännetecknad av samarbetspartners på andra institut i Singapore, Kina och USA. Teamet syntetiserade nanoribbon av den nya fasen genom att helt enkelt värma guld (III) kloridhydratet (HAuCl4) med en blandning av tre organiska lösningsmedel och sedan centrifugera och tvätta produkten. Detta gav en hög avkastning på cirka 60 procent.

Forskarna producerade också 4H sexkantiga faser av ädelmetallerna silver, platina och palladium genom att odla dem ovanpå den sexkantiga fasen i guld 4H.

Kubikfasen ser identisk ut sett framifrån, från ena sidan eller uppifrån. I kontrast, den nya 4H sexkantiga fasen saknar denna kubiska symmetri och varierar därför mer med riktning - en egenskap som kallas anisotropi. Denna lägre symmetri ger den mer riktningsvarierande optiska egenskaper, vilket kan göra det användbart för plasmoniska applikationer. "Vårt fynd är inte bara av grundläggande intresse, men det ger också en ny väg för okonventionella tillämpningar av plasmoniska enheter, "säger Wu.

Teamet är angeläget om att utforska potentialen i deras nya fas. "I framtiden, vi hoppas kunna utnyttja de okonventionella anisotropa egenskaperna hos den nya guldfasen och designa nya enheter med utmärkta prestanda som inte kan uppnås med konventionellt ansiktscentrerat-kubiskt guld, "säger Wu. Syntesmetoden ger också upphov till potentialen för nya strategier för att kontrollera den kristallina fasen av nanomaterial gjorda av ädelmetallerna.