En la Universidad sueca de Linköping, un equipo de investigadores ha conseguido crear, por primera vez, goldene, láminas de oro de un solo átomo de espesor. Aseguran que ahora este metal es más adecuado para su uso en aplicaciones como la conversión de dióxido de carbono, la producción de hidrógeno y de productos químicos de valor añadido.
Durante mucho tiempo diversos grupos han intentado, en todo el mundo, la fabricación de láminas de oro de un solo átomo de espesor, pero fracasaron debido a la tendencia del metal a agruparse. Sin embargo, ahora este equipo lo ha conseguido gracias a un método centenario utilizado por herreros japoneses que difunde en Nature Synthesis.
“Si haces un material extremadamente delgado sucede algo extraordinario, como ocurre con el grafeno. Lo mismo sucede con el oro. El oro es un metal, pero si tiene una capa de un solo átomo de espesor puede convertirse en un semiconductor”, afirma Shun Kashiwaya, miembro del equipo.
Para crear goldene, los investigadores utilizaron un material base tridimensional en el que el oro se incrusta entre capas de titanio y carbono.
El profesor Hultman explica que habían creado el material comenzando con una cerámica conductora de electricidad; esto es, carburo de silicio y titanio, donde el silicio se encuentra en capas delgadas. “Entonces la idea fue recubrir el material con oro para hacer contacto. Pero cuando expusimos el componente a altas temperaturas, la capa de silicio se reemplazó por oro dentro del material base”, añade. Este fenómeno se llama intercalación y lo que los investigadores descubrieron fue carburo de oro y titanio.
Propiedades de goldene
Por casualidad, Lars Hultman encontró un método que se utiliza en el arte de la forja japonesa desde hace más de 100 años. Se llama reactivo de Murakami y elimina los residuos de carbón y, por ejemplo, cambia el color del acero en la fabricación de cuchillos. Pero no fue posible utilizar exactamente la misma receta que utilizaban los herreros.
Kashiwaya tuvo que buscar modificaciones: “Probé diferentes concentraciones del reactivo de Murakami y diferentes periodos de tiempo para el grabado. Un día, una semana, un mes, varios meses. Lo que notamos fue que cuanto menor era la concentración y más largo el proceso de grabado, mejor. Pero todavía no fue suficiente”, afirma.
El grabado también debe realizarse en la oscuridad, ya que al recibir la luz se forma cianuro que disuelve el oro. El último paso fue estabilizar las láminas bidimensionales de oro. Para evitar que se enrollaran, se añadió un tensioactivo. En este caso, se trata de una molécula larga que separa y estabiliza las láminas.
“Las láminas de goldene están en una solución, como copos de maíz en leche. Utilizando una especie de tamiz pudimos recoger el oro y examinarlo mediante un microscopio electrónico para confirmar que lo hemos conseguido. Y lo tenemos”, destaca Kashiwaya.
Las nuevas propiedades de goldene se deben a que el oro tiene dos enlaces libres cuando es bidimensional. Gracias a esto, las aplicaciones futuras -siempre según estos investigadores- podrían incluir la conversión de dióxido de carbono, la catálisis generadora de hidrógeno, la producción selectiva de productos químicos de valor añadido, la producción de hidrógeno, la purificación del agua, las comunicaciones y mucho más.
Además, la cantidad de oro utilizada en las aplicaciones actuales puede reducirse considerablemente. El siguiente paso es investigar si es posible hacer lo mismo con otros metales nobles.
