A folha de ouro mais fina do mundo tem apenas 1 átomo de espessura

Pesquisadores da Universidade de Linköping, na Suécia, criaram a folha de ouro mais fina do mundo, que tem apenas um átomo de espessura. Divulgado na revista Nature Synthesis, o material apelidado de “goldene” pode ter aplicações importantes na conversão de dióxido de carbono e na geração de hidrogênio.

O pesquisador principal, Shun Kashiwaya, explicou à Live Science que ele e sua equipe estão particularmente interessados em materiais bidimensionais por causa de suas propriedades ópticas, eletrônicas e catalíticas incomuns.

No entanto, a maioria desses materiais é preparada a partir de não-metais ou compostos mistos, e criar folhas de átomo único de metais puros é muito mais desafiador.

Tentativas anteriores encontraram esse problema. Várias equipes criaram uma única camada de átomos de ouro embutidos dentro de um sólido de suporte, como carboneto de silício revestido de grafeno, mas extrair o ouro desses sólidos complexos em camadas se mostrou problemático, com os átomos de ouro coagulando em nanopartículas assim que o suporte foi removido.

Kashiwaya e sua equipe começaram criando uma estrutura em camadas de titânio, silício e carbono, que depois cobriram com uma camada superficial de ouro. Ao longo de 12 horas, partículas de ouro se difundiram no material, substituindo a camada de silício por ouro e criando uma folha de ouro embutida no sólido. No entanto, em vez de tentar remover a camada de ouro, a equipe cuidadosamente gravou todo o sólido circundante, deixando a folha de ouro intocada.

Eles descobriram a técnica quando o coautor do estudo, Lars Hultman, professor do Departamento de Física, Química e Biologia da Universidade de Link, estava pesquisando etchants químicos. Hultman encontrou um método de 100 anos usado por ferreiros japoneses para gravar resíduos de carboneto em aço. Chamada de reagente de Murakami ou ferricianeto de potássio alcalino, a solução gravou o suporte de carboneto de titânio circundante, sem afetar a folha de ouro.

Para aperfeiçoar o método, a equipe experimentou diferentes condições de reação e concentrações da solução de corrosão. Crucialmente, eles descobriram que a adição de uma cisteína como surfactante, ou um produto químico que diminui a tensão superficial de um líquido, estabilizou as folhas isoladas e impediu que os átomos de ouro se agrupassem e se combinassem em nanopartículas.

As folhas de ouro independentes tinham até 100 nanômetros de comprimento e são centenas de vezes mais finas do que a folha de ouro comum.

Kashiwaya e Hultman acreditam que, devido à maior reatividade química do ouro, ele poderia ter aplicações importantes em reações para converter dióxido de carbono em combustíveis como etanol e metano e água em hidrogênio. Eles estão atualmente trabalhando no aprimoramento do método sintético.

Segundo Kashiwaya, o objetivo é explorar as propriedades físicas e químicas fundamentais do ouro e desenvolver ainda mais o processo sintético para aumentar a área e o rendimento da folha de ouro. Ele também quer aplicar essa abordagem para produzir outros materiais elementares 2D além do ouro. O próximo passo pode ser criar uma única camada de prata usando aluminas como base.