Estranha nova forma de ouro existe como uma folha com apenas um átomo de espessura: WebCuriosos

Durante séculos, os ourives procuraram formas de achatar o ouro em formas cada vez mais finas. Uma abordagem baseada na química moderna finalmente criou um material de ouro que literalmente não pode ficar mais fino, consistindo em uma única camada de átomos.

Seguindo as convenções de nomenclatura da ciência dos materiais, os pesquisadores chamaram este novo material bidimensional de 'dourado', e ele possui algumas propriedades interessantes não vistas na forma tridimensional do ouro.

“Se você fizer um material extremamente fino, algo extraordinário acontece – como acontece com grafeno“, explica o cientista de materiais Shun Kashiwaya da Universidade de Linköping, na Suécia.

“A mesma coisa acontece com o ouro. Como você sabe, o ouro geralmente é um metal, mas se tiver a espessura de uma camada de átomo único, o ouro pode se tornar um semicondutor.”

O ouro é bastante desafiador para obter uma configuração bidimensional, devido à sua tendência de se aglomerar. Tentativas anteriores resultaram em uma folha fina com vários átomos de espessura ou em uma monocamada imprensado entre ou em outro material e não pode ser destacado.

Kashiwaya e seus colegas não pretendiam fazer goldene, mas tropeçaram nas primeiras etapas do processo por acidente.

“Criamos o material base com aplicações completamente diferentes em mente”, diz o físico de materiais Lars Hultman da Universidade de Linköping.

“Começamos com uma cerâmica eletricamente condutiva chamada carboneto de silício de titânio, onde o silício está em camadas finas. Depois a ideia foi revestir o material com ouro para fazer contato. por ouro dentro do material base.”

Até agora tudo bem. Mas, tal como acontece com outras tentativas de criar ouro monocamada, o progresso estagnou nesta etapa crítica. Durante vários anos, o intercalado O carboneto de ouro e titânio que a equipe criou permaneceu apenas isso, sem nenhuma maneira de extrair as camadas superfinas de ouro entre as camadas de titânio e carbono que o intercalavam.

É aqui que entra uma técnica baseada em uma solução de ataque chamada reagente de Murakami.

O reagente de Murakami é uma mistura de produtos químicos usados ​​na metalurgia para remover carbono e manchar o aço, resultando nos tipos de padrões vistos em algumas facas japonesas.

Eles tentaram diferentes concentrações da mistura e diferentes prazos para que o processo de gravação corroesse o titânio e o carbono que cercavam o material. ouro. Quanto mais tempo deixarem descansar, melhores serão os resultados – mas não era só isso que a receita exigia.

O efeito de ataque do reagente de Murakami cria um subproduto chamado ferrocianeto de potássio. Se exposto à luz, o composto libera cianeto que dissolveu o ouroentão o processo de gravação teve que ocorrer inteiramente no escuro.

Por fim, a fina folha de ouro tinha tendência a enrolar-se e aglomerar-se, o que foi resolvido com a adição de um surfactante que evitava que a camada se dobrasse e grudasse, mantendo a integridade da monocamada. Uma análise mais aprofundada revelou que estes passos complicados conseguiram finalmente formar um goldene estável, tal como as simulações teóricas tinham previsto.

Geralmente, o ouro é um excelente condutor de eletricidade. Quando o elemento assume a forma de uma folha bidimensional, os átomos apresentam duas ligações livres, transformando-o em um semicondutor com propriedades condutoras entre um condutor e um isolante. Eles são úteis porque sua condutividade pode ser ajustada.

O ouro já possui propriedades que o tornam altamente valorizado em aplicações químicas. Imbuí-lo também das propriedades de um semicondutor abre uma nova gama de maneiras de usá-lo, incluindo purificação de água, comunicação e produção química.

A pesquisa da equipe foi publicada em Síntese da Natureza.