A fost creată o nouă formă de aur și este extrem de ciudată

De secole, aurarii au căutat modalități de a subția aurul în forme tot mai fine. O abordare bazată pe chimia modernă a creat în cele din urmă o formă ciudată de aur care pur și simplu nu poate deveni mai subțire, constând dintr-un singur strat de atomi.

Păstrând convențiile de denumire ale științei materialelor, cercetătorii au numit această formă ciudată de aur „golden”, iar acesta prezintă unele proprietăți interesante nevăzute în forma tridimensională a aurului.

„Dacă faci un material extrem de subțire, se întâmplă ceva extraordinar, așa cum se întâmplă cu grafenul”, explică specialistul în știința materialelor Shun Kashiwaya, de la Universitatea Linköping (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.

Cum a fost creată noua formă ciudată de aur?

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 golden, ci au descoperit primii pași ai procesului din întâmplare, scrie Science Alert.

„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”, explică acesta.

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.

Reactivul lui Murakami este o amestecătură de substanțe chimice folosită în prelucrarea metalelor pentru a îndepărta carbonul și a oxida oțelul, rezultând modelele văzute pe unele cuțite japoneze.

La ce poate fi folosit goldenul?

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.

Cercetarea a fost publicată în Nature Synthesis.

Vă recomandăm să citiți și:

„Tornada cuantică” ajută la simularea găurilor negre în laborator

Diamantul poate fi presat în ceva și mai dur. Iată cum!

În căutarea antimateriei, oamenii de știință au înghețat atomi de pozitroniu

Betonul care se încălzește singur va putea topi zăpada fără sare