Un grupo de científicos lograron crear láminas de oro con un grosor de apenas un átomo que actúan como un semiconductor.
Científicos crean goldeno, un material con propiedades extraordinarias
Por primera vez en la historia, los científicos han logrado producir láminas de oro con un grosor de apenas un átomo. Este extraordinario material, denominado "goldeno", ha demostrado ser capaz de comportarse como un semiconductor, lo que representa un hito significativo en el campo de la ciencia.
De acuerdo con la investigación realizada por científicos de la Universidad de Linköping, en Suecia, este avance ha dotado al oro de nuevas propiedades que lo hacen potencialmente útil en una amplia gama de aplicaciones. Desde la conversión de dióxido de carbono hasta la producción de hidrógeno y productos químicos de alto valor añadido, el goldeno abre un abanico de posibilidades tecnológicas. Los resultados de esta investigación han sido publicados en la prestigiosa revista Nature Synthesis.
Durante mucho tiempo, los científicos han enfrentado dificultades para fabricar láminas de oro con un grosor de un solo átomo debido a la propensión del metal a formar conglomerados. Sin embargo, los investigadores de la Universidad de Linköping han logrado superar este desafío utilizando un método ancestral utilizado por los herreros japoneses, lo que representa un enfoque innovador y exitoso para la creación de este revolucionario material.
"Si haces un material extremadamente delgado, sucede algo extraordinario, como con el grafeno. Lo mismo sucede con el oro. Como sabes, el oro suele ser un metal, pero si tiene una capa de un solo átomo de espesor, el oro puede convertirse en un semiconductor", afirmó Shun Kashiwaya, investigador de la División de Diseño de Materiales de la Universidad de Linköping.
La creación del goldeno implicó el uso de un sustrato tridimensional donde el oro se encuentra entre capas de titanio y carbono. Sin embargo, este proceso resultó ser un desafío para los investigadores. Según Lars Hultman, profesor de física de películas delgadas en la Universidad de Linköping, parte del avance se debió a la casualidad.
Inicialmente, el material base estaba destinado a aplicaciones completamente diferentes. Se trataba de un compuesto de carburo de silicio y titanio, con capas delgadas de silicio. La idea era recubrir este material con oro para establecer contacto. Sin embargo, durante el proceso, la capa de silicio fue reemplazada por oro dentro del sustrato, lo que llevó a un descubrimiento inesperado.
La casualidad jugó un papel crucial en este avance. Lars Hultman descubrió un método utilizado en el arte de la forja japonesa desde hace más de cien años, conocido como reactivo de Murakami. Aunque no se pudo replicar exactamente la misma receta, esta técnica fue fundamental para modificar el material y lograr el goldeno. "Durante el proceso de experimentación, probé diversas concentraciones del reactivo de Murakami y distintos tiempos de grabado, desde un día hasta varios meses", afirmó y agregó: "Descubrimos que cuanto menor era la concentración y más prolongado era el proceso, mejores resultados obteníamos. Sin embargo, aún no era suficiente".
Es crucial realizar el grabado en condiciones de oscuridad, ya que la exposición a la luz genera cianuro, que disuelve el oro. El último paso consistió en estabilizar las láminas de oro. Para evitar que se enrollaran, se agregó un tensioactivo, una molécula larga que separa y estabiliza las láminas.
"Las láminas de oro se encuentran en una solución, similar a copos de maíz en leche. Utilizando un 'tamiz' especial, podemos recolectar el oro y examinarlo con un microscopio electrónico para confirmar nuestros logros", explicó Kashiwaya.
Las nuevas propiedades del goldeno, derivadas de sus dos enlaces libres en su forma bidimensional, abren un vasto campo de aplicaciones potenciales. Entre estas, se incluyen la conversión de dióxido de carbono, la catálisis generadora de hidrógeno, la producción selectiva de productos químicos de valor añadido, la purificación del agua, así como diversas aplicaciones en el ámbito de las comunicaciones. Además, se espera que la utilización reducida de oro en comparación con las aplicaciones convencionales genere importantes ahorros en su consumo.
El equipo de investigadores de la Universidad de Linköping ahora se centra en explorar si es posible replicar estas propiedades con otros metales nobles y descubrir nuevas aplicaciones potenciales. Este avance promete abrir nuevas perspectivas en el campo de la nanotecnología y la ciencia de materiales, ofreciendo soluciones innovadoras para una amplia gama de desafíos tecnológicos y ambientales.
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