Ricercatori presso l’università svedese di Linköping sono riusciti a creare, per la prima volta, un singolo strato di atomi d’oro con nuove proprietà adatte alla produzione d’idrogeno ed altre preziose sostanze, oltre alla conversione dell’anidride carbonica.
Gli scienziati hanno cercato a lungo di realizzare fogli d’oro dello spessore di uno strato atomico, ma la tendenza del metallo ad aggregarsi aveva finora fatto fallire l vari tentativi. La sfida è stata vinta utilizzando un metodo secolare dei fabbri giapponesi.
Shun Kashiwaya, ricercatore del Dipartimento di Design dei Materiali dell’Università di Linköping, ha spiegato come il fatto di rendere un materiale estremamente sottile porti trasformazioni straordinarie, come con il grafene. L’oro normalmente è un metallo, ma in questa condizione può diventare un semiconduttore.
I ricercatori sono partiti da un materiale di base tridimensionale in cui l’oro è tra strati di titanio e carbonio, una ceramica elettricamente conduttiva chiamata carburo di silicio di titanio.
Lars Hultman, professore di fisica dei film sottili a Linköping, ha commentato come la strada non sia stata diritta e come il caso abbia contribuito al progresso.
L’idea è stata quella di rivestire la ceramica d’oro per creare un contatto, ma quando si è esposto il materiale ad alte temperature, lo strato di silicio è stato sostituito dall’oro.
Il fenomeno si chiama intercalazione ed ha portato al carburo d’oro e titanio utilizzato da anni senza sapere come l’oro potesse essere “estratto”.
Casualmente si è trovato un metodo applicato dai fabbri giapponesi da oltre un secolo, ad esempio nella produzione di coltelli, dove il reagente di Murakami rimuove i residui di carbonio e cambia il colore dell’acciaio.
Non potendo impiegare la stessa ricetta, Shun Kashawaya ha sperimentato varie quantità e differenti intervalli di tempo. Un giorno, una settimana, un mese, diversi mesi, notando che era meglio una minore concentrazione e tempi prolungati, ma non era ancora sufficiente.
Il processo deve essere eseguito al buio poiché nella reazione la luce fa sviluppare cianuro e scioglie l’oro. L’ultimo passo è stato quello di rendere stabili le lamine d’oro aggiungendo una lunga molecola, un tensioattivo, per evitare che i fogli bidimensionali si arricciassero.
Il foglio con l’oro è in una soluzione, un po’ come i cornflakes nel latte. Gli scienziati hanno confermato la riuscita dell’esperimento raccogliendo l’oro, con l’aiuto di una sorta di rete, per esaminarlo al microscopio elettronico.
Le nuove proprietà sono dovute al fatto che l’oro in due dimensioni ha due legami liberi.
Le applicazioni future potrebbero includere la conversione dell’anidride carbonica, la produzione di preziose sostanze chimiche, la catalisi per ottenere idrogeno, la purificazione dell’acqua, impieghi nella comunicazione e molto altro, senza dimenticare che si può notevolmente ridurre la dose di oro rispetto a quanto si fa oggi.
Il prossimo passo per i ricercatori della LiU sarà quello d’indagare se sia possibile fare lo stesso con altri metalli preziosi ed identificare ulteriori usi.
L’articolo Synthesis of goldene comprising single-atom layer gold, è stato pubblicato online il 16 aprile 2024 su Nature Synthesis.
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Grande giorno per l’idrogeno!
Geniale
Una scoperta importante di cui è importante conoscere i progressi.