Il grafene è stato acclamato come un materiale meraviglioso, ma ha anche dato il via a una corsa alla ricerca di altri materiali promettenti materiali atomicamente sottili. Ora i ricercatori sono riusciti a creare una versione 2D dell’oro che chiamano “goldene”, che potrebbe avere una serie di applicazioni in chimica.

Per molti decenni gli scienziati hanno speculato sulla possibilità di creare strati di carbonio spessi un solo atomo. Ma è stato solo nel 2004 che un team dell’Università di Manchester nel Regno Unito ha prodotto per la prima volta fogli di grafene utilizzando la tecnica straordinariamente semplice di staccarli da un pezzo di grafite con un comune nastro adesivo.

L'elevata resistenza, l'elevata conduttività e le insolite proprietà ottiche del materiale risultante hanno scatenato una corsa alla ricerca di applicazioni per questo materiale. Ma ha anche spinto i ricercatori a indagare su quali tipi di capacità esotiche potrebbero avere altri materiali ultrasottili.

L'oro è un materiale che gli scienziati desiderano da tempo rendere sottile come il grafene, ma finora gli sforzi sono stati vani. Ora, però, i ricercatori dell’Università di Linköping in Svezia hanno preso in prestito un’antica tecnica di forgiatura giapponese per creare scaglie ultrasottili di ciò che chiamano “goldene”.

"Se rendi un materiale estremamente sottile, accade qualcosa di straordinario", ha detto Shun Kashiwaya, che ha guidato la ricerca un comunicato stampa. “La stessa cosa accade con l’oro.”

In passato, produrre Goldene si è rivelato difficile perché i suoi atomi tendono ad aggregarsi. Quindi, anche se riesci a creare un foglio 2D di atomi d'oro, questi si arrotolano rapidamente per creare invece nanoparticelle.

I ricercatori hanno risolto questo problema prendendo una ceramica chiamata carburo di silicio di titanio, che presenta strati ultrasottili di silicio tra strati di carburo di titanio, e rivestendola con oro. Lo hanno poi riscaldato in una fornace, che ha fatto sì che l'oro si diffondesse nel materiale e sostituisse gli strati di silicio in un processo noto come intercalazione.

Ciò ha creato strati d'oro atomicamente sottili incastonati nella ceramica. Per realizzarlo, hanno dovuto prendere in prestito una tecnica secolare sviluppata dai produttori di coltelli giapponesi. Hanno utilizzato una formulazione chimica nota come reagente di Murakami, che rimuove i residui di carbonio, per rivelare lentamente le lastre d'oro.

I ricercatori hanno dovuto sperimentare diverse concentrazioni del reagente e diversi tempi di attacco. Dovevano anche aggiungere una sostanza chimica simile a un detergente chiamata tensioattivo che proteggeva le lastre d'oro dal liquido di incisione e impediva loro di arricciarsi. Le scaglie d'oro potevano quindi essere filtrate dalla soluzione per essere esaminate più da vicino.

In un carta dentro Sintesi della natura, i ricercatori descrivono come hanno usato un microscopio elettronico per confermare che gli strati d'oro erano effettivamente spessi solo un atomo. Hanno anche dimostrato che i fiocchi d'oro erano semiconduttori.

Non è la prima volta che qualcuno afferma di aver creato Goldene, note Natura. Ma i tentativi precedenti hanno comportato la creazione di fogli ultrasottili inseriti tra altri materiali, e il team di Linköping afferma che il loro sforzo è il primo a creare un “metallo 2D indipendente”.

Il materiale potrebbe avere una serie di casi d’uso, dicono i ricercatori. Le nanoparticelle d'oro si dimostrano già promettenti come catalizzatori in grado di trasformare i rifiuti di plastica e la biomassa in materiali preziosi, sottolineano nel loro studio, e hanno proprietà che potrebbero rivelarsi utili per la raccolta di energia, creando dispositivi fotonicio addirittura dividere l'acqua per creare carburante a idrogeno.

Ci vorrà del lavoro per modificare il metodo di sintesi in modo che possa produrre quantità commercialmente utili del materiale, una sfida che ha ritardato anche il pieno arrivo del grafene come prodotto ampiamente utilizzato. Ma il team sta anche studiando se approcci simili possano essere applicati ad altri metalli catalitici utili. Il grafene potrebbe non rimanere l’unico materiale meraviglioso in città per molto tempo.

Immagine di credito: Sintesi della natura (CC BY 4.0)

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• Fonte: https://singularityhub.com/2024/04/18/scientists-make-atomically-thin-gold-with-century-old-japanese-knife-making-technique/