Investigadores crean el 'goldeno', láminas de oro con un solo átomo

Un equipo de investigadores ha logrado crear por primera vez ‘goldeno’, láminas de oro con solo un átomo de grosor que da a este metal nuevas propiedades en aplicaciones como convertir el dióxido de carbono y producir hidrógeno o productos químicos de valor añadido.

Investigadores crean el ‘goldeno’, láminas de oro con un solo átomo

El hallazgo fue realizado por investigadores de la Universidad de Linköping (Suecia) y aparece publicado en la revista ‘Nature Synthesis’. Los científicos han intentado durante mucho tiempo fabricar láminas de oro de un solo átomo de espesor, pero fracasaron por la tendencia del metal a agruparse. Pero los de la Universidad de Linköping lo han conseguido gracias a un método centenario utilizado por herreros japoneses.

“Si haces un material extremadamente delgado, sucede algo extraordinario, como ocurre con el grafeno. Lo mismo ocurre con el oro. Como se sabe, el oro suele ser un metal, pero si tiene una capa de un solo átomo de espesor, el oro puede convertirse en un semiconductor”, explica Shun Kashiwaya, investigador de la División de Diseño de Materiales de la Universidad de Linköping.

Para crear ‘goldeno’, los investigadores utilizaron un material base tridimensional donde el oro está incrustado entre capas de titanio y carbono. Pero crearlo resultó ser un desafío. Según Lars Hultman, profesor de física de películas delgadas en la Universidad de Linköping, parte del progreso se debe a la casualidad.

“Habíamos creado el material base con aplicaciones completamente diferentes en mente. Comenzamos con una cerámica conductora de electricidad llamada 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 fue reemplazada por oro dentro del material base”, relata. Este fenómeno se llama intercalación y lo que los investigadores descubrieron fue carburo de oro y titanio.

Casualidad

Por casualidad, 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 cambia el color del acero en la fabricación de cuchillos, por ejemplo. Pero no fue posible utilizar exactamente la misma receta que utilizaron los herreros.

“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 sea la concentración y más largo sea el proceso de grabado, mejor. Pero todavía no fue suficiente”, indica Kashiwaya.

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 doradas. Para evitar que las láminas bidimensionales expuestas se enrollaran, se añadió un tensioactivo, concretamente una molécula larga que separa y estabiliza las láminas.

“Las láminas de ‘goldeno’ están en una solución, como copos de maíz en leche. Utilizando una especie de tamiz podemos recoger el oro y examinarlo mediante un microscopio electrónico para confirmar que lo hemos conseguido. Y lo tenemos”, recalca Kashiwaya.

Las nuevas propiedades del ‘goldeno’ se deben a que el oro tiene dos enlaces libres cuando es bidimensional. Gracias a esto, las aplicaciones futuras 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.