Oamenii de știință au făcut un pas revoluționar prin crearea celei mai subțiri foi de aur din lume, care are grosimea unui atom. Acest nou material promite, potrivit cercetătorilor, aplicații revoluționare în conversia dioxidului de carbon și producerea de hidrogen.
Materialele bidimensionale prezintă un interes deosebit datorită proprietăților lor optice, electronice și catalitice unice. Aceste substanțe se comportă de fapt foarte diferit față de solidele în vrac identice din punct de vedere chimic datorită suprafeței lor extrem de mari în raport cu volumul lor. Aceste caracteristici le oferă apoi o capacitate de răspuns și o performanță excepționale într-o multitudine de aplicații.
Crearea unei folii de aur de doar un atom de grosime reprezintă un progres major în acest domeniu. Acesta reprezintă într-adevăr un exemplu extrem al acestei clase de materiale, oferind o suprafață atomică plană și uniformă. Această structură unică îi conferă apoi proprietăți excepționale, inclusiv reactivitate chimică crescută și capacitate catalitică îmbunătățită. În plus, finețea sa extremă îl face ideal pentru aplicații care necesită sensibilitate ridicată și o suprafață specifică mare.
Fabricarea unui astfel de material reprezintă o provocare tehnică considerabilă. Spre deosebire de materialele bidimensionale anterioare, adesea compuse din nemetale sau amestecuri de compuși, cercetătorii de aici au optat pentru o abordare inovatoare, care a fost prezentată într-un articol publicat în Nature Synthesis.
Concret, în loc să creeze o structură de susținere complexă, ei au ales să înceapă prin a forma o structură stratificată din titan, siliciu și carbon pe care au depus un strat subțire de aur. Pe o perioadă de douăsprezece ore, aceste particule de aur au fost difuzate prin material, înlocuind treptat straturile subiacente și creând astfel o foită de aur încorporată în solid. Odată ce acest pas a fost finalizat, echipa a început să îndepărteze cu meticulozitate tot materialul din jur, lăsând intactă doar foita de aur. Această operațiune a fost efectuată folosind o soluție chimică specială, reactivul lui Murakami sau fericianură de potasiu alcalină. Aceasta este o tehnică veche de o sută de ani folosită de fierarii japonezi pentru a izola straturi unice ale metalului prețios. Pentru a stabiliza folia, cercetătorii au adăugat apoi cisteină ca surfactant. Această substanță a jucat un rol crucial în prevenirea grupării atomilor de aur în nanoparticule. Rezultatul au fost folii de aur de sine stătătoare, grosime de doar un atom, care este de sute de ori mai subțire decât foliile de aur obișnuite.
Aplicațiile potențiale ale acestei foi de aur sunt vaste. Datorită reactivității sale chimice crescute, ar putea fi folosit în special în reacții de transformare a dioxidului de carbon în combustibili precum etanol și metan, precum și pentru a produce hidrogen din apă. Cercetătorii lucrează deja pentru a îmbunătăți metoda de sinteză pentru a crește atât suprafața acesteia, cât și randamentul. Datorită suprafeței sale mari și reactivității chimice mari, această folie de aur poate servi și ca catalizator eficient pentru accelerarea diferitelor reacții chimice, cum ar fi reacțiile de descompunere a poluanților în aer sau apă sau chiar reacțiile implicate în producerea de substanțe chimice și produse farmaceutice. În plus, proprietățile sale optice și electronice unice ar putea fi exploatate pentru a detecta gaze specifice sau pentru a crea dispozitive miniaturizate și foarte sensibile.
Această descoperire marchează un progres semnificativ în înțelegerea și manipularea noastră a materiei la scară nanometrică. Această inovație promite să revoluționeze diverse domenii, de la cataliza până la conversia energiei, deschizând noi perspective pentru viitorul științei și tehnologiei.
