Goldene: creati, per la prima volta, fogli d'oro spessi un singolo atomo
I ricercatori dell'Università di Linköping, in Svezia, hanno creato per la prima volta fogli d'oro spessi un singolo atomo: il materiale è stato chiamato goldene. Per riuscirci hanno usato un metodo centenario utilizzato dai fabbri giapponesi.
di Manolo De Agostini pubblicata il 18 Aprile 2024, alle 14:01 nel canale Scienza e tecnologiaI ricercatori dell'Università di Linköping sono riusciti a ottenere fogli d'oro dello spessore di un singolo atomo grazie a un metodo centenario usato dai fabbri giapponesi. Si tratta di un'importante novità, a cui è stata data il nome di goldene, dopo anni di tentativi andati a vuoto a causa della tendenza del metallo a raggrupparsi.
"Se rendi un materiale estremamente sottile, accade qualcosa di straordinario - come con il grafene. La stessa cosa accade con l'oro. Come sapete, l'oro è solitamente un metallo, ma se ha uno spessore di un singolo atomo, può invece diventare un semiconduttore", ha spiegato Shun Kashiwaya, ricercatore presso la Divisione di Design dei Materiali dell'Università di Linköping.
Per creare il goldene, i ricercatori hanno utilizzato un materiale di base tridimensionale in cui l'oro è incorporato tra strati di titanio e carbonio.
"Avevamo creato il materiale di base pensando ad applicazioni completamente diverse. Abbiamo iniziato con una ceramica elettricamente conduttiva chiamata carburo di silicio di titanio, dove il silicio è presente in strati sottili. Quindi l'idea era di rivestire il materiale con oro per creare un contatto. Ma quando abbiamo esposto il componente ad alta temperatura, lo strato di silicio è stato sostituito dall'oro all'interno del materiale di base", ha dichiarato Lars Hultman, professore di fisica dei film sottili della Linköping University.
Il fenomeno, detto intercalazione, permette di ottenere il carburo di oro e titanio: da lì, i ricercatori possono esfoliato o, per così dire estrarre, l'oro. Per anni non sapevano come fare, fino alla svolta. Per puro caso, Lars Hultman ha trovato un metodo che viene usato nell'arte della forgiatura giapponese da oltre cento anni. Si chiama reagente di Murakami e serve a rimuovere i residui di carbonio e cambiare il colore dell'acciaio nella fabbricazione dei coltelli. Ma non era possibile utilizzare esattamente la stessa ricetta dei fabbri.
Il metodo è stato modificato dal ricercatore Shun Kashiwaya: "Ho provato diverse concentrazioni del reagente di Murakami e diversi intervalli di tempo per l'incisione. Un giorno, una settimana, un mese, diversi mesi. Ciò che abbiamo notato è che minore è la concentrazione e più lungo è il processo di incisione, meglio è. Ma non era ancora abbastanza".
L'incisione deve, infatti, essere eseguita al buio poiché quando viene colpita dalla luce si sviluppa cianuro che scioglie l'oro. L'ultimo passo è stato quello di rendere stabili i fogli d'oro. Per evitare che i fogli bidimensionali esposti si arricciassero è stato aggiunto un tensioattivo.
"I fogli dorati sono in una soluzione, un po' come i corn flakes nel latte. Usando una specie di 'setaccio', possiamo raccogliere l'oro ed esaminarlo al microscopio elettronico per confermare che ci siamo riusciti. E lo abbiamo fatto", ha aggiunto Shun Kashiwaya.
Le nuove proprietà del goldene sono dovute al fatto che l'oro ha due legami liberi quando è bidimensionale. Tra le applicazioni future potrebbero esserci la conversione dell'anidride carbonica, la catalisi per la generazione di idrogeno, la produzione selettiva di sostanze chimiche a valore aggiunto, la produzione di idrogeno, la purificazione dell'acqua, soluzioni di comunicazione e molto altro. Inoltre, la quantità di oro usata attualmente nelle sue applicazioni può essere estremamente ridotta.
Il prossimo passo per i ricercatori della Linköping University sarà quello di indagare se sia possibile fare lo stesso con altri metalli nobili e identificare ulteriori applicazioni future.