Timp de secole, aurarii au căutat modalități de a aplatiza aurul în forme din ce în ce mai fine. O abordare bazată pe chimia modernă a creat în sfârșit un material de aur care literalmente nu poate fi mai subțire, constând dintr-un singur strat de atomi. Dar la ce este utilizată această nouă formă de aur?
Respectând convențiile de denumire ale științei materialelor, cercetătorii au numit acest nou material bidimensional „goldene” și are unele proprietăți interesante care nu au fost observate în forma tridimensională a aurului.
„Dacă faci un material extrem de subțire, se întâmplă ceva extraordinar, așa cum se întâmplă cu grafenul.”, a explicat specialistul în știința materialelor Shun Kashiwaya, de la Universitatea Linköping, din Suedia.
„Același lucru se întâmplă cu aurul. După cum știți, aurul este în mod obișnuit un metal, dar dacă este de grosimea unui singur atom, aurul poate deveni un semiconductor.”, remarcă cercetătorul.[sursa]
Cum a fost creată această nouă formă de aur bizară
Aurul este destul de dificil de convins să se transforme într-o configurație bidimensională, din cauza tendinței sale de a se aglomera. Încercările anterioare au dus fie la o foaie subțire formată din mai multe straturi de atomi, fie la un monostrat făcut sandviș cu un alt material și imposibil de separat.
Kashiwaya și colegii săi nu au pornit cu intenția de a crea goldene, ci au descoperit primii pași ai procesului din întâmplare.
„Am creat materialul de bază având în minte cu totul alte aplicații.”, spune fizicianul de materiale Lars Hultman, de la Universitatea Linköping.
„Am început cu o ceramică electric conductoare numită carbură de titan și siliciu, unde siliciul se află în straturi subțiri. Apoi, ideea a fost să acoperim materialul cu aur pentru a face un contact. Dar atunci când am expus componenta la temperaturi ridicate, stratul de siliciu a fost înlocuit de aur în interiorul materialului de bază.”, a mai spus Lars Hultman.[sursa]
Totul a mers bine inițial. Dar, așa cum s-a întâmplat și în alte încercări de a crea aur monostrat, progresul s-a oprit la un pas critic. Timp de mai mulți ani, carbura de titan-aur intercalată pe care a creat-o echipa a rămas doar așa, fără posibilitatea de a extrage straturile super-subțiri de aur dintre straturile de titan și carbon care le înconjurau.
Aici intervine o tehnică bazată pe o soluție de gravare numită reactivul lui Murakami. Aceasta este un amestec de substanțe chimice folosit în prelucrarea metalelor pentru a îndepărta carbonul și a oxida oțelul, rezultând modelele văzute pe unele cuțite japoneze.
La ce poate fi folosită această nouă formă de aur
Cercetătorii au încercat diferite concentrații ale amestecului și intervale de timp diferite pentru procesul de curățare pentru a eroda titanul și carbonul care înconjurau aurul. Cu cât îl lăsau mai mult timp, cu atât rezultatele erau mai bune, dar asta nu a fost tot ce a necesitat rețeta.
Efectul de spălare al reactivului lui Murakami creează un produs secundar numit ferocianură de potasiu. Dacă este expus la lumină, compusul eliberează cianură care dizolvă aurul, astfel încât procesul de spălare a trebuit să aibă loc în întuneric complet.
În cele din urmă, foaia subțire de aur avea tendința de a se rula și aglomera, lucru care a fost rezolvat prin adăugarea unui surfactant care a împiedicat stratul să se îndoaie și să se lipească de el însuși, menținând integritatea monostratului. Analizele suplimentare au dezvăluit că acești pași plictisitori au reușit în cele din urmă să formeze golden stabil, exact așa cum prevăzuseră simulările teoretice.
De obicei, aurul este un excelent conductor de electricitate. Atunci când elementul ia forma unei foi bidimensionale, atomii au două legături libere, transformându-l într-un semiconductor cu proprietăți de conducție aflate între un conductor și un izolator. Acestea sunt utile deoarece conducția lor poate fi ajustată.
Aurul are deja proprietăți care-l fac foarte prețuit în aplicațiile chimice. Oferirea de proprietăți de semiconductor deschide o întreagă serie de noi modalități în care îl putem folosi, precum purificarea apei, comunicații și producție chimică.
Abonaţi-vă la newsletter folosind butonul de mai jos, pentru a primi - periodic şi gratuit - o notificare pe adresa de email atunci când publicăm articole interesante:
