Pesquisadores suecos criaram uma folha de ouro com espessura de átomo chamada Goldene

O ouro é um metal nobre que tende a se amontoar, dificultando o achatamento mantendo uma estrutura viável. Recentemente, pesquisadores da Universidade de Linköping (Suécia) fizeram um verdadeiro avanço: criaram a primeira folha de ouro com a espessura de um átomo. Este novo material bidimensional, apelidado de Goldene, tem propriedades semicondutoras que podem ser usadas em uma ampla variedade de aplicações.

"Se você cria um material extremamente fino, algo incomum acontece, como com o grafeno. O mesmo acontece com o ouro. Como você sabe, o ouro é um metal, mas se tiver apenas um átomo, pode se tornar um semicondutor", explica o pesquisador de materiais Shun Kashiwaia em um comunicado à imprensa da Universidade de Linköping. Kashiwaya é um dos principais pesquisadores envolvidos no desenvolvimento do Goldene, um material composto por uma única camada de átomos de ouro. Portanto, literalmente não pode ser mais fino.

Não faz muito tempo, o grafeno (um material extremamente duro, fino e flexível que é um excelente condutor térmico e elétrico) foi reproduzido pela primeira vez em laboratório. Devido às suas propriedades surpreendentes, logo começou a ser usado em eletrônicos, painéis solares, aviões e até mesmo roupas prontas. Hoje, Goldene está atraindo atenção especial em termos de aplicação porque, como o grafeno, pode encontrar muitas aplicações tecnológicas.

A Primeira Folha Monoatômica de Ouro

Kashiwaya e seus colegas não se propuseram inicialmente a criar Goldene. Tudo começou com um material tridimensional no qual o ouro estava embutido entre camadas de carbono e titânio. A principal tarefa era esfoliar esse ouro e distribuí-lo pela superfície. "Criamos o material base com aplicações completamente diferentes em mente", explica Lars Hultmann, físico de materiais da Universidade de Linköping.

"Começamos com uma cerâmica eletricamente condutora chamada carboneto de silício-titânio, onde o silício está presente em camadas finas. Decidimos então revestir o material com ouro para garantir o contato. Mas quando expomos o componente a altas temperaturas, a camada de silício foi substituída por ouro dentro do material base", continua.

No entanto, o resultado dessa tentativa foi inicialmente um filme de vários átomos de espessura. Por muitos anos, a monocamada de titânio e carboneto de ouro intercalado criada pela equipe permaneceu como estava. Não havia como extrair as camadas ultrafinas de ouro. Mas um dia, o acaso interveio e sugeriu a Kashiwaye e sua equipe um método baseado no uso de uma solução de gravação chamada "reagente Murakami", que vem da arte japonesa de forjar.

Este reagente é usado principalmente no processo de fabricação de facas. Quando diferentes produtos químicos são misturados, os resíduos de carbono são removidos e a cor do aço muda. Os pesquisadores tiveram a ideia de usar esse reagente para tentar extrair a folha de ouro do carboneto de titânio-ouro que haviam feito anteriormente. "Tentei diferentes concentrações de reagente Murakami e diferentes tempos de corrosão. Um dia, uma semana, um mês, vários meses. Percebemos que quanto menor a concentração e quanto mais longo for o processo de corrosão, melhor. Mas ainda não era suficiente", explica Kashiwaya.

Então os cientistas perceberam que o ferrocianeto de potássio, formado como resultado do corrosão, libera cianeto, que dissolve o ouro quando a luz o atinge. Então eles decidiram fazer a gravura no escuro, e foi essa tentativa que foi bem-sucedida. O último passo do processo foi evitar que a folha de ouro se enrolasse. Para isso, os pesquisadores usaram um surfactante para estabilizar as folhas.

"As folhas douradas estão em solução, como flocos de milho no leite. Usando uma espécie de 'peneira', podemos coletar o ouro e olhá-lo sob um microscópio eletrônico para ter certeza de que é bem-sucedido", explica Kashiwaya. Assim nasceu Goldene.

Diagrama ilustrativo do processo químico utilizado para produzir Goldene.

Além do Laboratório: Potenciais Aplicações do Goldene

Por que criar uma folha de ouro tão fina? Esta é uma pergunta pertinente para a qual a equipe de Kashivaya deu uma resposta precisa. De acordo com os pesquisadores, em sua forma bidimensional, o ouro tem duas ligações soltas e, portanto, tem novas propriedades (em comparação com o ouro padrão). Como resultado, ele pode ter muitas aplicações, incluindo conversão de dióxido de carbono, purificação de água, fabricação química seletiva e muito mais. Também pode ser usado como catalisador na produção de hidrogênio. Depois disso, pesquisadores da Universidade de Linköping planejam descobrir se o mesmo pode ser feito com outros metais nobres.