Goldenes Nano-Seegras

Materialdicken werden im Bereich der Edelmetalle immer kleiner. Dies ist aus Kosten- und Strukturgründen zwar verständlich, es war bislang bei der Synthese aber immer noch bei Dicken, bei denen man von dreidimensionalen Strukturen sprechen kann, Schluss.
Forschern an der School of Physics and Astronomy und an der University of Leeds ist es nun gelungen, eine zweidimensionale Subnanoschicht aus Goldatomen in nur einem Schritt in einer wässrigen Umgebung bei Raumtemperatur herzustellen. Diese Schicht ist gerade mal 0,47 Nanometer dick, das sind genau zwei Atomschichten aus Gold. Hergestellt bei 200 C in einer einfachen wässrigen Lösung von Methylorange (einem gebräuchlichen organischen Farbindikator) und einer Mischung von Tetrachlorogoldsäure und Natriumcitrat.
Goldenes Nano-Seegras wurde es von den Forschern übrigens aufgrund seiner Morphologie, seiner Farbe und seinem Wachstum in Wasser genannt.

Das ist deswegen von so großem Interesse, da die Metallstruktur, ähnlich dem Graphen, einzigartige elektronische, mechanische und oberflächenspezifische Eigenschaften aufweist. Die Subnanometer-Goldschichten haben einzigartige katalytische Eigenschaften und eröffnen damit ganz neue Möglichkeiten, gerade im Bereich der Sensorik, Katalyse und Biomedizin.
Schon jetzt konnten die Forscher das besondere katalytische Potential ausloten, z. B. bei der Reduktion von 4-Nitrophenol, einer typischen chemischen Modellreaktion aus der Organik, die auf andere Systeme übertragbar ist. Darüber hinaus hat die Goldschicht auch die enzymähnliche Wirkung einer Peroxidase. Das befähigt sie, Wasserstoffperoxid kolorimetrisch hochempfindlich zu erkennen, und dass bis zu einer Grenzkonzentration von 0,11 x 10-6 mol.

Einzigartig ist die Struktur auch deshalb, weil es den Forschern nun gelungen ist, sie auf einer einfachen, reproduzierbaren Syntheseroute herzustellen. Die Metallatome neigen nämlich in der Regel dazu, sich zu isotropen 3D-dichtgepackten Kristallgittern zusammenzufügen und keine 2D-Schichten auszubilden. Wir dürfen daher gespannt sein, welche industriellen Anwendungen sich daraus zukünftig noch ergeben werden.

Autor: Dr. Ronald Hinz, Market Intelligence Senior Expert, SVP Deutschland AG
Quelle: Sub-Nanometer Thick Gold Nanosheets as Highly Efficient Catalysts; DOI: 10.1002/advs.201900911; August 2019

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