Una serie de casualidades provocó el nacimiento del goldeno, la agrupación de átomos de metal precioso en dos dimensiones.
Ilustración de una molécula doradaGETTY IMAGES
Un equipo de científicos ha logrado organizar átomos de oro en una formación lineal para crear una lámina bidimensional de un material novedoso denominado goldeno. Esta innovación representa una forma avanzada de emplear este precioso metal terrestre para aplicaciones tecnológicas.
La Universidad de Linköping en Suecia anunció la síntesis del goldeno en un artículo publicado en Nature Synthesis. La idea de las láminas de oro de un átomo de grosor se inspiró en el principio del grafeno, el elemento a base de carbono conocido por su resistencia ultraduradera y su extrema delgadez. Cuando se crean estructuras bidimensionales de un elemento, este adquiere propiedades únicas y útiles para la ciencia.
Las láminas de goldeno tienen el grosor de un átomo.
El oro se utiliza tradicionalmente como revestimiento en componentes electrónicos debido a su alta conductividad eléctrica, maleabilidad y resistencia a la corrosión. El goldeno mejora estas cualidades. Al disponer los átomos de oro en una estructura bidimensional, cada átomo presenta “dos enlaces libres”, facilitando la formación de una red que mejora la interacción con otras estructuras. De manera similar, el grafeno, compuesto por carbono agrupado, forma redes que permiten un movimiento libre de electrones y una conductividad térmica eficiente.
Los investigadores suecos sostienen que la estructura del goldeno abre una batería de aplicaciones prometedoras, como la conversión de dióxido de carbono, la catálisis de producción de hidrógeno, y la purificación de agua. Por el momento, la fabricación de la lámina de oro alcanza los 200 milímetros, una dimensión que ya permite su implementación en aplicaciones prácticas.
La proeza de sintetizar el goldeno
Los científicos se dedican incansablemente a la fabricación de estructuras atómicas bidimensionales. La escasez de logros en este campo son evidencia de la complejidad del proceso. Las láminas metálicas de un átomo de grosor son particularmente atractivas, pero hasta la fecha, el oro ha sido el único metal con el que se han logrado
La síntesis del goldeno no fue un acontecimiento espontáneo, aunque los científicos reconocen que su descubrimiento fue inesperado. Anteriormente el equipo de la Universidad de Linköping estaba investigando nuevos materiales semiconductores basados en cerámica. Su proyecto de entonces, una estructura tridimensional conocida como carburo de silicio y titanio, se destacaba por su recubrimiento de oro, que mejoraba su conductividad eléctrica.
Al someter el carburo de silicio a altas temperaturas, el oro reemplazó al material principal en las láminas mediante un fenómeno conocido como intercalación. Aunque no era el objetivo inicial, resultó en la formación de carburo de oro y titanio. Se puede imaginar este proceso como la creación de un sándwich, donde el titanio y el carbono formaban el “pan”, mientras que la red de átomos de oro constituía el “jamón”. El equipo se propuso entonces extraer esa lámina metálica sin alterar su integridad.
Estructura de la formación de goldeno, El titanio y el carbono encerraron y agruparon al oro en una lamina de un átomo de grosor.
El éxito llegó gracias al ‘reactivo de Murakami’, una técnica milenaria de forja japonesa utilizada tradicionalmente para cambiar el color de los cuchillos. En dicho proceso, se eliminan los residuos de carbono en una hoja de metal para ofrecer resultados impolutos. Mediante el método de Murakami, “pulieron” el titanio y el carbono del sándwich. Luego de meses de experimentación para ajustar la dosis correcta del reactivo, el goldeno finalmente vio la luz.
El goldeno no flota libremente en el espacio. Se mantiene “confinado” en una solución química para evitar que se doble y pierda sus propiedades revolucionarias. Shun Kashiwaya, el investigador principal, describe la lámina de oro de un átomo de grosor en su matriz como “cereal con leche”.
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