Fra le varie sperimentazioni di materiali bidimensionali – come, ad esempio, il grafene -, arriva anche il goldene: perchè l’oro 2D è così rivoluzionario?
Goldene, arriva anche l’oro in 2D / La ricerca su Nature Synthesis
Il 18 Aprile 2024 vede la luce sulla rivista scientifica Nature Synthesis una ricerca dal titolo “Synthesis of goldene comprising single-atom layer gold” (sintesi di goldene comprendente uno strato di oro a singolo atomo). Gli autori sono Shun Kashiwaya, Yuchen Shi, Jun Lu, Davide G. Sangiovanni, Grzegorz Greczynski, Martin Magnuson, Mike Andersson, Johanna Rosen e Lars Hultman, facenti parte di un gruppo di ricerca dell’Università di Linköping, in Svezia. Lo studio tratta della realizzazione del goldene, un innovativo quanto sottilissimo materiale. Possiede infatti solo due dimensioni, poichè formato da un singolo strato di atomi di oro. Con questa struttura rivoluzionaria, l’oro assume anche nuove caratteristiche, che possono risultare molto utili in ambiti applicativi come quello energetico.
Ha infatti delle buone proprietà da semiconduttore e potrebbe potenzialmente convertire la CO2 in materiali utili ad esempio in combustibile, essendo usato come come catalizzatore per la produzione di idrogeno. “Se rendi un materiale estremamente sottile, accade qualcosa di straordinario, come nel caso del grafene” afferma Shun Kashiwaya, del team di ricercatori. Le eccezionali caratteristiche del goldene sono il frutto dei due legami liberi che possiede l’oro nella sua forma bidimensionale. I cosiddetti materiali 2D non sono esistenti in natura e dopo la loro elaborazione artificiale tendono a manifestare proprietà sorprendenti.
Goldene, arriva anche l’oro in 2D / Processo di produzione
Il goldene è stato un materiale ricercato per diverso tempo, anche senza successo, dato che gli atomi di oro tendono al raggruppamento. Ma finalmente gli scienziati hanno trovato la soluzione alla sua realizzazione, grazie anche ad un pizzico di fortuna. Si è partiti dal cercare di perfezionare certe tipologie di ceramiche utilizzando un’antica tecnica usata anche da fabbri giapponesi per la costruzione di spade. Il nome di questo processo è “reattivo di Murakami” ed è utile nella rimozione di parti residuali di carbonio e nella trasformazione del colore dell’acciaio.
“Ho provato diverse concentrazioni del reattivo di Murakami a diversi intervalli di tempo”, aggiunge Shun Kashiwaya. “Ciò che abbiamo notato è che minore è la concentrazione e più lungo è il processo, meglio è”. Innanzitutto i ricercatori hanno usato un materiale di base tridimensionale integrando fini strati di silicio tra strati di titanio e carburo, ricoprendoli poi d’oro. “Quando abbiamo esposto il componente ad alta temperatura, lo strato di silicio è stato sostituito dall’oro all’interno del materiale di base”, ha affermato Lars Hultman, uno degli studiosi impegnati nella ricerca.
In ultimis gli scienziati hanno addizionato un tensioattivo ai fogli d’oro che li ha stabilizzati. “I fogli dorati sono in una soluzione, un po’ come i cornflakes nel latte. Usando una specie di setaccio, abbiamo raccolto l’oro ed esaminandolo al microscopio elettronico abbiamo potuto confermare che ci siamo riusciti”. Queste le spiegazioni di Kashiwaya, primo autore della ricerca. Gli step futuri di indagine degli studiosi riguardano l’eventualità di poter applicare questo metodo anche alla lavorazione di altri metalli nobili così da ampliare la lista di materiali 2D. Lo straordinario grafene potrebbe infatti presto passare in secondo piano.
Maria Maddalena La Ferla
