Guldslagning, ett urgammalt hantverk som banat väg av forntida egyptiska hantverkare för mer än fem årtusenden sedan, innebär noggrann uttunning av bulkguld till gossamer-liknande löv. Genom historien har denna komplicerade process utsmyckat olika mästerverk, till exempel Thebes och Saqqaras gravar, och har befäst sin plats i konst och utsmyckningar över kulturer.
Idag används guld i nanoskala inte bara för att dekorera snygga desserter, utan är oumbärligt för moderna tillämpningar, allt från mikroelektronik till nanomedicin.
För att överbrygga klyftan mellan forntida konst och modern teknik har forskare från University of South Florida, Clemson University och University of Illinois i Urbana-Champaign upptäckt att även nanoskopiska guldtackor kan komprimeras till 2D-bladformer, vilket replikerar den uråldriga processen med guldslag, men i nanoskala.
"Vi var fascinerade av idén att låna antika hantverk för moderna nanotillverkningsprocesser", säger forskaren Michael Cai Wang, biträdande professor i maskinteknik vid USF. "Möjligheten att tillverka tunna 2D-filmer från nanopartiklar öppnar upp nya gränser inom nanoteknik och materialvetenskap, när vi vidare söker gröna sätt att konstruera guld vid USF."
Forskarnas nyligen publicerade artikel i PNAS Nexus , "Nanoscale Goldbeating:Solid-State Transformation of 0D and 1D Gold Nanoparticles to Anisotropic 2D Morphologies," utforskar och erbjuder insikter i världen av metallisk deformation i nanoskala och 2D-bladbildning. Förståelsen från denna studie kan leda till utvecklingen av en bred palett av nanokristaller och nanometaller, vilket banar väg för spännande framtida tillämpningar inom förnybar energi, kvantberäkningar och nanomedicin.
"Startandet av denna solid-state 2D-transformationsteknik är bara startpunkten. Dess mångsidighet sträcker sig bortom guld, vilket gör den tillämpbar på en mängd olika material", säger Md Rubayat-E Tanjil, en USF doktorand i maskinteknik och en första författare på denna tidning. "När vi delar våra rön med forskarvärlden, förväntar vi oss ivrigt att utveckla vår förståelse av metallisk deformation i nanoskala och avslöja ny vetenskap."
Studien avslöjade att de inducerade 2D-morfologierna av guldbladen var beroende av olika faktorer, inklusive prekursornanopartiklarnas ursprungliga form, storlek och ordning innan deras kompression. På grund av guldets formbarhet har denna nanotillverkningsteknik potential att exakt kontrollera 2D-guldbladets form, sidostorlek och tjocklek, vilket öppnar nya vägar i olika applikationer.
"Ansträngningen vi lagt ner för att uppnå enhetlig komprimering av nanokristaller på stora ytor gav resultat i slutändan", säger Keegan Suero, en maskintekniker och USF S-STEM Scholar som har arbetat i Wangs labb under hela sin grundutbildning. "Jag är stolt över att få vara en del av denna anmärkningsvärda strävan, och naturligtvis finns det en mängd vetenskap som ännu inte har grävts fram."
Med konvergensen av forntida konstnärskap och nanoteknik utökar denna studie inte bara vår förståelse av material i nanoskala utan visar också upp guldets tidlösa tilltalande och dess betydelse för att forma vårt förflutna, nutid och framtid.
Mer information: Md Rubayat-E Tanjil et al, Nanoscale goldbeating:Solid-state transformation av 0D- och 1D-guldnanopartiklar till anisotropa 2D-morfologier, PNAS Nexus (2023). DOI:10.1093/pnasnexus/pgad267
Journalinformation: PNAS Nexus
Tillhandahålls av University of South Florida
