AU2+

ابتكر فريق بحث أمريكي مادة رائدة من خلال مزيج "هاليد البيروفسكايت" مع شكل نادر من الذهب، يُشار إليه باسم "AU2+"، وتم الكشف عن هذه المادة الرائعة، والتي تم الإعلان عنها على أنها "اختراق كيميائي"، في مجلة "كيمياء الطبيعة"، وركز الباحثون، الذين ينحدرون من قسم الكيمياء بجامعة ستانفورد، في الأصل على أشباه الموصلات المغناطيسية للأجهزة الإلكترونية.

وخلال تجاربهم مع البيروفسكايت وهاليد الذهب، عثروا على هذه المادة الجديدة التي تتميز بخصائص مغناطيسية استثنائية تجعلها مناسبة لمختلف التطبيقات الإلكترونية، ويشتهر هاليد البيروفسكايت بفائدته المتعددة في التطبيقات الإلكترونية البصرية، بدءًا من الوحدات الكهروضوئية عالية الأداء إلى الأجهزة الباعثة للضوء، والليزر، والخلايا الشمسية.

ونتيجة لذلك، كان العلماء في جميع أنحاء العالم يستكشفون طرقًا لتوسيع عائلة مواد البيروفسكايت، والسمة الفريدة لهذه المادة المتكونة حديثًا هي وجود نوع نادر للغاية من الذهب يعرف باسم "AU2+"، وهذا البديل الذهبي، Au2+، هو نتاج للتأثيرات النسبية، وفقًا للنظرية النسبية لألبرت أينشتاين، وتفترض النظرية النسبية أنه عندما تقترب الأجسام من سرعة الضوء بنسبة كبيرة، فإنها تصبح أثقل.

وتمتد هذه الظاهرة إلى الجسيمات، بما في ذلك الإلكترونات، وبسبب الشحنة الموجبة الضخمة الموجودة في قلب ذرات الذهب، والتي يسببها عدد كبير من البروتونات، تدور الإلكترونات حول النواة بسرعات عالية بشكل لا يصدق، ويؤدي هذا الترتيب إلى امتصاص الذهب للضوء الأزرق، مما يؤدي إلى لونه الأصفر المميز، وعادة، تتواجد ذرات الذهب على شكل Au1+ أو Au3+، بعد أن فقدت إلكترونًا أو ثلاثة إلكترونات، على التوالي.

هيكل البيروفيسكايت هاليد المحتوي على الشكل النادر من الذهب

ومع ذلك، Au2+ نادر بشكل استثنائي بسبب التأثيرات النسبية، ولإنشاء هذا الشكل النادر من الذهب، قام الباحثون بخلط كلوريد السيزيوم وكلوريد الذهب (III) في الماء، وإضافة حمض الهيدروكلوريك وفيتامين C، وتبرع فيتامين C بإلكترون إلى Au3+، مما أدى إلى تكوين Au2+، وتُظهر المادة الناتجة، وهي البيروفسكايت الذي يحتوي على ذهب Au2+ النادر، خصائص مغناطيسية ملحوظة لم يتم ملاحظتها في الذرات الأخف وزنًا.

ويعتقد الباحثون أن هذه المادة تبشر بالخير في العديد من التطبيقات الإلكترونية، وخاصة في مجال أشباه الموصلات المغناطيسية، ومن حيث الجدوى التجارية، فإن تركيبة المادة قابلة للإنتاج الضخم، وتعتمد تكلفتها على سعر الذهب، والتطبيقات الدقيقة لا تزال قيد الاستكشاف، وتمتلك هذه المادة المبتكرة إمكانات في التحليل الطيفي وتعزيز كفاءة الخلايا الشمسية نظرًا لخصائصها الممتصة للضوء، مما يجعلها رصيدًا قيمًا في مختلف الصناعات.

ويشير صلاح عبية، مدير مركز الضوئيات والمواد الذكية في مدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا في مصر، إلى أن هذه المادة يمكن أن تجد تطبيقات قيمة في أجهزة الاستشعار، خاصة تلك التي تعتمد على المواد البلازمونية مثل الذهب، والتي تظهر حساسية عالية للتغيرات البيئية، وتشمل هذه التطبيقات أجهزة استشعار طبية لمراقبة مستويات السكر في الدم وقياسات الملوثات في الهواء.