Científicos crean 'goldeno', láminas de oro de un átomo de grosor

Un grupo de científicos ha conseguido desarrollar por primera vez láminas de oro, llamadas 'goldeno', con un grosor de apenas un átomo. Estas láminas confieren al oro nuevas propiedades, como la capacidad de convertir dióxido de carbono en hidrógeno o en productos químicos de alto valor añadido.

Investigadores de la Universidad de Linköping en Suecia han logrado un descubrimiento significativo, publicado en la revista 'Nature Synthesis'. Durante mucho tiempo, científicos han intentado fabricar ‘goldeno’ con un solo átomo de grosor, pero han fracasado debido a la tendencia del metal a agruparse. Sin embargo, el equipo de la Universidad de Linköping ha tenido éxito gracias a la aplicación de un método centenario utilizado por herreros japoneses.

El proceso para conseguir goldeno

Según Shun Kashiwaya, investigador de la División de Diseño de Materiales de la Universidad de Linköping, “si haces un material extremadamente delgado, sucede algo extraordinario, como ocurre con el grafeno. Lo mismo ocurre con el oro. Como se sabe, el oro suele ser un metal, pero si tiene una capa de un solo átomo de espesor, el oro puede convertirse en un semiconductor”.

Para producir 'goldeno', los investigadores emplearon un material base tridimensional donde el oro se encuentra incrustado entre capas de titanio y carbono. Sin embargo, su creación representó un desafío considerable. Lars Hultman, profesor de física de películas delgadas en la Universidad de Linköping, atribuye parte del avance a la casualidad.

La nueva composición de carburo de oro y titanio

“Habíamos inicialmente diseñado un material base utilizando una cerámica conductora de electricidad denominada carburo de silicio y titanio, con el silicio dispuesto en capas delgadas. Nuestra idea era recubrir este material con oro para establecer contacto eléctrico. Sin embargo, al someter el componente a altas temperaturas, observamos que la capa de silicio fue reemplazada por oro dentro del material base”, comenta. Este proceso se conoce como intercalación, y lo que descubrimos en la investigación fue una nueva composición de carburo de oro y titanio.

De manera fortuita, Hultman tropezó con un método que ha sido fundamental en el arte de la forja japonesa por más de un siglo, denominado el reactivo de Murakami. Este compuesto se emplea para eliminar los residuos de carbón y modificar el color del acero en la elaboración de cuchillos, entre otros propósitos. A pesar de ello, reproducir exactamente la misma fórmula utilizada por los herreros japoneses resultó inviable.

“Probé diferentes concentraciones del reactivo de Murakami y diferentes periodos de tiempo para el grabado. Un día, una semana, un mes, varios meses. Lo que notamos fue que cuanto menor sea la concentración y más largo sea el proceso de grabado, mejor. Pero todavía no fue suficiente para conseguir goldeno”, subraya Kashiwaya.

Oscuridad

El proceso de grabado debe llevarse a cabo en la oscuridad, ya que la exposición a la luz provoca la formación de cianuro, el cual disuelve el oro. La etapa final consistió en estabilizar las láminas de goldeno. Para prevenir que las láminas bidimensionales expuestas se enrollaran, se incorporó un tensioactivo, específicamente una molécula larga que separa y estabiliza las láminas.

Las propiedades innovadoras del "goldeno" se originan en los dos enlaces libres del oro cuando adopta una estructura bidimensional. Estas características sugieren una amplia gama de posibles aplicaciones futuras, como la conversión de dióxido de carbono, la catálisis para la generación de hidrógeno, la producción selectiva de productos químicos de alto valor, la purificación del agua, las comunicaciones, y muchas otras áreas de interés.