実験は思うように進みませんでしたが、研究チームは、この実験中に材料が上図のように、ケイ素の原子1個分の層が金の原子1個分の層に置き換わっているのを発見しました。

この現象は、「インターカレーション」と呼ばれており、分子または分子の集団の隙間に他の元素が侵入する反応として知られています。

なんと、このインターカレーションによって、「Ti 3 SiC 2」は「Ti 3 AuC 2」に変化したのです。

この偶然の発見を経て、研究チームは、「Ti 3 AuC 2」から金の原子1個分の層を取り出したいと考えました。

100年前の日本の鍛造技術を応用して「究極の金箔」の単離に成功

柏屋氏ら研究チームは、日本の100年前の鍛造技術を採用
柏屋氏ら研究チームは、日本の100年前の鍛造技術を採用 / Credit:Shun Kashiwaya(Linköping University)_A single atom layer of gold – LiU researchers create goldene(2024)

研究チームは、「Ti 3 AuC 2」から金の層を傷つけずに、チタン炭化物だけを取り除く方法を探しました。

その結果採用されたのが、「村上試薬」と呼ばれる溶液です。これは1918年に東北大学の村上武次郎(むらかみ たけじろう)氏が発明した「フェリシアン化カリウム(赤血塩)溶液」です。

この村上試薬は、金属に含まれる炭化物をその組成に応じて明るいオレンジ色に染める腐食液で、これにより合金の組成や不純物を顕微鏡で検証しやすくします。

またこの試薬は腐食液なので、金属に色を付けるだけでなく、金属表面の物質を溶解・除去することも可能です。

そこで研究チームは、村上試薬をさまざまな濃度とエッチング時間で試し金のシートだけを取り出す実験をしました。

「1日、1週間、1か月、数か月とさまざまな時間でエッチング(腐食で表面を溶かすこと)を試したところ、低い濃度で長時間エッチングするのが有効だとわかりました。ただそれでもまだ十分ではありませんでした」