Cercetătorii de la Universitatea din Leeds au creat o nouă formă a aurului care are grosimea de doar doi atomi, fiind cea mai subțire folie de aur fără suport dezvoltată vreodată.
Cercetătorii au determinat grosimea foliei ca fiind de 0,47 nanometri, adică de un milion de ori mai subțire decât unghia omului. Materialul este clasificat în categoria 2D, deoarece este format doar din două straturi de atomi unul peste altul. Toți aceștia sunt atomi de suprafață – nu sunt atomi „bulk” ascunși sub suprafață.
Materialul poate avea aplicații la scară largă în aparatura medicală și industria electronică și, de asemenea, poate fi utilizat ca un catalizator pentru a crește viteza reacțiilor chimice în cadrul anumitor procese industriale. Testele de laborator au arătat că folia ultrasubțire de aur este de 10 ori mai eficientă, ca și substrat, având un rol catalitic față de nanoparticulele de aur folosite în prezent. Aceste nanoparticule sunt materiale 3D cu majoritatea atomilor prezenți mai degrabă în materialul „bulk” decât la suprafață.
Oamenii de știință consideră că noul material ar putea constitui, de asemenea, baza enzimelor artificiale care ar putea fi aplicate în testele de diagnosticare medicală rapide, de îngrijire, dar și în sistemele de purificare a apei.
Anunțul conform căruia metalul ultra-subțire a fost sintetizat cu succes a fost făcut în revista Advanced Science.
Autorul principal al lucrării, dr. Sunjie Ye, de la Grupul de Cercetări Moleculare și Nanometrice Leeds și Institutul de Cercetare Medicală, a declarat:
„Această lucrare reprezintă o realizare remarcabilă”; „Nu numai că deschide posibilitatea ca aurul să poată fi utilizat mai eficient în tehnologiile existente, ci oferă un traseu care ar permite oamenilor de știința materialelor să dezvolte alte metale 2D. Această metodă ar putea inova producția de nanomateriale”.
Echipa de cercetare încearcă să lucreze cu industria în scopul extinderii procesului Sinteza nanofoliei de aur are loc într-o soluție apoasă și începe cu acid cloroauric, o substanță anorganică care conține aur. Aceasta este redusă la forma sa metalică în prezența unui „agent de închidere” – o substanță chimică care încurajează aurul să se formeze ca o foaie, având doar doi atomi grosime.
Din cauza dimensiunilor nanometrice, folia de aur apare verde în apă. Având în vedere forma sa, cercetătorii o descriu drept a fi o nanoalgă de aur.
Imaginile luate de la un microscop electronic dezvăluie modul în care atomii de aur s-au format într-o grilă extrem de bine organizată. Alte imagini arată nanoalgele de aur care au fost colorate artificial. Profesorul Stephen Evans, șeful Grupului de Cercetări Moleculare și Nanometrice Leeds, care a supravegheat cercetarea, a spus că beneficiile considerabile care ar putea fi obținute de la utilizarea acestor foi de aur ultra-subțiri, depind de raportul mare suprafață-volum.
„Aurul este un catalizator extrem de eficient. Deoarece nanofoile sunt atât de subțiri, aproape fiecare atom de aur joacă un rol în cataliză. Înseamnă că procesul este extrem de eficient”, spune el.
Profesorul Stephen Evans, conducătorul grupului de cercetare „Leeds Molecular and Nanoscale” a declarat faptul că toate câștigurile considerabile care ar putea fi obţinute prin utilizarea acestor foi de aur ultra-subţiri se reduc până la raportul lor mare suprafață/volum.
Testele standard de referință au arătat faptul că foile de aur la scară nano au fost de zece ori mai eficiente decât nanoparticulele de aur utilizate în mod convențional în industrie. Profesorul Evans a spus:
„Datele noastre sugerează că industria ar putea obține același efect din utilizarea unei cantități mai mici de aur, iar acest lucru are avantaje economice atunci când vorbești despre un metal prețios”.
Aceleași teste similare au arătat faptul că foile de aur ar putea acționa ca enzime artificiale extrem de eficiente.
Fulgii sunt, de asemenea, flexibili, ceea ce înseamnă că ar putea sta la baza componentelor electronice pentru ecrane îndoite, cerneală electronică și afișaje transparente.
Profesorul Evans crede că, inevitabil, vor exista comparații între aurul 2D și primul material 2D creat vreodată – grafen, care a fost fabricat la Universitatea din Manchester în 2004. El a spus:
„Translația oricărui material nou în produse de lucru poate dura mult timp și nu îl poți forța să facă tot ce dorești”.
Cu grafenul, oamenii au crezut că va fi utilizat pentru electronice, pentru acoperiri transparente sau ca niște nanotuburi de carbon, care ar putea face ca un elevator să ne ducă în spațiu datorită super rezistenței sale.
„În legătură cu aurul 2D cred că avem câteva idei foarte clare despre locul în care ar putea fi folosit, în special în reacțiile catalitice și reacțiile enzimatice. Știm că va fi mai eficient decât tehnologiile existente, deci avem ceva despre care credem că oamenii vor fi interesaţi în procesul lor de dezvoltare alături de noi“, a afirmat profesorul Evans.