Un equipo de científicos ha conseguido por primera vez crear láminas de oro de un átomo de espesor, dotando así a este metal de nuevas propiedades con múltiples aplicaciones como la producción de hidrógeno o la fabricación de productos químicos de valor añadido. Es él ‘dorado’.
Los detalles del descubrimiento, realizado por investigadores de la Universidad de Linköping (Suecia), se publican este martes en la revista Síntesis de la naturaleza.
Tienen propiedades con múltiples aplicaciones como producir hidrógeno, purificar agua y fabricar productos químicos, entre otros (Freepik).
Como ocurre con el grafeno, “si haces un material extremadamente fino sucede algo extraordinario, también con el oro. Como saben, el oro suele ser un metal, pero si tiene una capa de un átomo de espesor, puede convertirse en semiconductor”, explica Shun Kashiwaya, investigador de la Universidad de Linköping y autor principal del estudio.
Para crear el goldeno, el equipo utilizó un material base tridimensional en el que El oro está incrustado entre capas de titanio y carbono.aunque parte del éxito se debe a la suerte, afirma Lars Hultman, profesor de Linköping.
Encontraron este tipo de oro por casualidad.
“Habíamos creado el material base con aplicaciones completamente diferentes en mente. Comenzamos con una cerámica conductora de electricidad llamada carburo de silicio y titanio, donde el silicio se encuentra en capas delgadas. Entonces la idea era recubrir el material con oro para hacer contacto. Pero cuando expusimos el componente a altas temperaturas, la capa de silicio fue reemplazada por oro dentro del material base”, explica.
Este fenómeno se llama ‘intercalación’ y lo que los investigadores habían descubierto era carburo de titanio y oro. Durante varios años, los investigadores tuvieron carburo de titanio y oro sin saber cómo se podía exfoliar el oro, por así decirlo.
Pero entonces, Hultman encontró un método que se utiliza en el arte de Forja japonesa desde hace más de cien años.El reactivo de Murakami, que elimina los residuos de carbono y cambia el color del acero y se utiliza en fabricación de cuchillosPor ejemplo.
Pero no fue posible utilizar exactamente la misma receta que utilizaban los herreros. Había que buscar modificaciones. Para ello, “probé diferentes concentraciones de reactivo de Murakami y diferentes períodos de tiempo para el grabado”, dice Hultman.
Imagen de microscopía de transmisión de barrido de carburo de oro y titanio. Las bolas azules, amarillas y negras representan titanio, oro y carbono respectivamente. (Kashiwaya et al., Nat. Synth., 2024).
El siguiente paso fue realizar el grabado en la oscuridad, ya que el cianuro reacciona con la luz y disuelve el oro. Finalmente, las láminas de oro debían ser estables, por lo que para evitar que las láminas bidimensionales expuestas se curvaran, se añadió un tensioactivo (una molécula larga que separa y estabiliza las láminas).
“Los copos dorados están en una solución, como los copos de maíz en leche. Utilizando una especie de ‘tamiz’, podemos recoger el oro y examinarlo con un microscopio electrónico para confirmar que lo hemos conseguido. Y lo hemos conseguido”, afirma Kashiwaya.
Las nuevas propiedades de Goldeno se deben a que el oro tiene dos enlaces libres cuando es bidimensional. Los investigadores creen que goldeno facilitará aplicaciones futuras como la conversión de dióxido de carbono, la catálisis generadora de hidrógeno, la producción selectiva de productos químicos con valor añadido, la producción de hidrógeno, Tratamiento de aguascomunicación y mucho más.
Además, la cantidad de oro utilizada en las aplicaciones actuales se puede reducir considerablemente. El equipo ahora investigará si es posible hacer lo mismo con otros metales nobles e identificar otras aplicaciones futuras.
