SSF:s vd en av forskarna bakom upptäckten av gulden

Det tunnaste bladguld du kan tänka dig – ett atomlager tjockt – det är vad Lars Hultman, vd för Stiftelsen för Strategisk Forskning, tillika professor i tunnfilmsfysik vid Linköpings Universitet lyckats skapa.

– Det är 400 gånger tunnare än vad som finns att köpa idag. Det är den första metallen man lyckats få endast ett atomlager tjockt, säger Lars Hultman.

I början av 2000-talet upptäcktes grafen, det första materialet man lyckats framställa med endast ett atomlager tjockt atomskikt. Atomlagret bestod av kol och upptäckten fick Nobelpriset i fysik 2010. Uppmärksamheten för materialet var stort och 2013 fick Chalmers tekniska högskola uppdraget att leda EU:s storsatsning på forskning kring materialet.

Att få en metall att lägga sig på samma sätt är ännu svårare då metallatomer hellre vill ligga tredimensionellt i ”klumpar”. Men när linköpingsforskarna la på ett ”tjockt” lager med guld ovanpå det naturligt nanolaminerade karbidmaterialet Ti₃SiC_2, så försvann en del av guldet och det visade sig att det hade bytt plats med kislet och bildat en massa en-atomlager. Upptäckten var i sig anmärkningsvärd, men för att kunna nyttja det ville man också kunna separera ut guldlagret. Lars Hultman hittade en japansk hundraårig etsningsteknik som använts inom japansk smideskonst. En metod som bland annat används för att etsa bort kolrester och skapa randiga mönster på stålknivar.

– Vi rekryterade den japanska kemisten Shun Kashiwaya som började experimentera med metoden. Och efter några år lyckades gruppen med att få ut tvådimensionella guldflak, några mikrometer stora.

Materialet döptes, på grund av den liknande strukturen som hos grafen, till gulden och forskningen har rönt stor uppmärksamhet både internationellt och nationellt. Nyheten om gulden var på förstasidan på den vetenskapliga tidskriften Nature och artiklar har publicerats i många andra tidningar och kanaler, både stora och små, som till exempel Dagens Nyheter och Ny Teknik. Scientific American är på gång med en större populärvetenskaplig artikel och Tokyo Tv, UR och Radio Östergötland har gjort inslag.

Men vad ska man då använda gulden till? Förutom att det kan det leda till ny kunskap – att få metaller i en-atomlager kan ge många lärdomar om metaller generellt – så vill forskarna också använda materialet som katalysatorer för till exempel vätgasproduktion, vattenrening eller för att omvandla uppfångad koldioxid eller metan till, exempelvis, alkohol.

Ett av de vanligaste användningsområdena idag för bladguld är till förgyllning av till exempel konstverk och ramar. Att byta ut sånt bladguld till en-atomsbladguld skulle naturligtvis spara mycket pengar, men går troligtvis inte då gulden lätt krullar ihop sig. Och det är inte ens säkert att guldet är guldfärgat.

– Vi vet inte vilken färg guldet har ännu, men troligen, vilket händer med många metaller när de kommer under en viss tjocklek, så blir det transparant. Men man kan antagligen ge det olika färger genom att använda metoden som fick Nobelpriset i fysik 2023, att ha guldet i form av nanoflak och beroende på deras storlek reflektera den färg man vill att det ska ha.

Fokus på den fortsatta forskningen ligger istället på utveckling av metoden att framställa gulden och att se om det går att göra för andra ädelmetaller som platina och iridium det vill säga metallener.

Lars Hultman menar att möjligheten att kombinera vd-rollen på SSF med forskning ger många fördelar.

– Det gör att jag är nära forskningen och förstår dess föränderliga villkor. Det hjälper mig också att komma in i sammanhang och få till samtal. Dörrar öppnas och jag håller mig påläst, både i mitt eget forskningsområde och i andra, avslutar Lars Hultman.

+Ref.: Synthesis of Goldene: comprising single-atom-thick sheets of Gold

Shun Kashiwaya, Y.Shi, J.Lu, D.Sangiovanni, M. Andersson, J. Rosen, L. Hultman

Nature Synthesis, April 16, 2024  https://doi.org/10.1038/s44160-024-00518-4