El grafeno ha sido aclamado como un material maravilloso, pero también desató una carrera por encontrar otros materiales prometedores. materiales atómicamente delgados. Ahora los investigadores han logrado crear una versión 2D del oro que llaman "goldene", que podría tener una gran cantidad de aplicaciones en química.
Los científicos habían especulado durante muchas décadas sobre la posibilidad de crear capas de carbono de un solo átomo de espesor. Pero no fue hasta 2004 que un equipo de la Universidad de Manchester en el Reino Unido produjo por primera vez láminas de grafeno utilizando la técnica notablemente simple de despegarlas de un trozo de grafito con cinta adhesiva común.
La alta resistencia, la alta conductividad y las inusuales propiedades ópticas del material resultante provocaron una estampida para encontrarle aplicaciones. Pero también impulsó a los investigadores a investigar qué tipos de capacidades exóticas podrían tener otros materiales ultrafinos.
El oro es un material que los científicos han estado ansiosos durante mucho tiempo por hacer tan delgado como el grafeno, pero hasta ahora los esfuerzos han sido en vano. Ahora, sin embargo, investigadores de la Universidad de Linköping en Suecia han tomado prestado una antigua técnica de forja japonesa para crear escamas ultrafinas de lo que llaman "goldene".
"Si haces un material extremadamente delgado, sucede algo extraordinario", dijo en Shun Kashiwaya, quien dirigió la investigación. un comunicado de prensa. "Lo mismo ocurre con el oro".
Hacer goldene ha resultado difícil en el pasado porque sus átomos tienden a agruparse. Entonces, incluso si puedes crear una lámina 2D de átomos de oro, estos se enrollan rápidamente para crear nanopartículas.
Los investigadores solucionaron esto tomando una cerámica llamada carburo de silicio de titanio, que presenta capas ultrafinas de silicio entre capas de carburo de titanio, y cubriéndola con oro. Luego lo calentaron en un horno, lo que provocó que el oro se difundiera en el material y reemplazara las capas de silicio en un proceso conocido como intercalación.
Esto creó capas atómicamente delgadas de oro incrustadas en la cerámica. Para sacarlo, tuvieron que tomar prestada una técnica centenaria desarrollada por los fabricantes de cuchillos japoneses. Utilizaron una formulación química conocida como reactivo de Murakami, que elimina los residuos de carbono para revelar lentamente las láminas de oro.
Los investigadores tuvieron que experimentar con diferentes concentraciones del reactivo y distintos tiempos de grabado. También tuvieron que agregar un químico parecido a un detergente llamado surfactante que protegía las láminas de oro del líquido de grabado y evitaba que se curvaran. Luego se podían tamizar las escamas de oro de la solución para examinarlas más de cerca.
En un papel en Síntesis de la naturaleza, los investigadores describen cómo utilizaron un microscopio electrónico para confirmar que las capas de oro tenían en realidad solo un átomo de espesor. También demostraron que las escamas de oro eran semiconductores.
No es la primera vez que alguien afirma haber creado goldene, reconoce Naturaleza. Pero los intentos anteriores han implicado la creación de láminas ultrafinas intercaladas entre otros materiales, y el equipo de Linköping dice que su esfuerzo es el primero en crear un "metal 2D independiente".
El material podría tener una variedad de casos de uso, dicen los investigadores. Las nanopartículas de oro ya son prometedoras como catalizadores que pueden convertir residuos plásticos y biomasa en materiales valiosos, señalan en su artículo, y tienen propiedades que podrían resultar útiles para la recolección de energía, creando dispositivos fotónicos, o incluso dividir el agua para crear combustible de hidrógeno.
Se necesitará trabajo para modificar el método de síntesis para que pueda producir cantidades comercialmente útiles del material, un desafío que también ha retrasado la llegada total del grafeno como un producto ampliamente utilizado. Pero el equipo también está investigando si se pueden aplicar enfoques similares a otros metales catalíticos útiles. Es posible que el grafeno no sea el único material maravilloso en la ciudad por mucho tiempo.
Crédito de la imagen: Síntesis de la naturaleza (CC BY 4.0)
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- Fuente: https://singularityhub.com/2024/04/18/scientists-make-atomically-thin-gold-with-century-old-japanese-knife-making-technique/
