Criada uma camada monoatmica de ouro

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 16/04/2024

Oureno

Finalmente cientistas conseguiram sintetizar uma folha de ouro com apenas um tomo de espessura, uma camada monoatmica do elemento ouro, assim como o grafeno uma camada monoatmica do elemento carbono.

O novo material, que foi batizado de oureno – ou goldeno -, vem-se juntar a uma famlia enorme de materiais monoatmicos, ou materiais 3d, ou ainda materiais de van der Waals, que incluem siliceno, germaneno, plumbeno, estaneno, apenas para citar alguns.

Isolar camadas monoatmicas de um elemento permite extrair dele comportamentos que no aparecem no elemento 3D, o que faz Shun Kashiwaya e seus colegas da Universidade de Linkoping, na Sucia, acreditarem que o ouro monoatmico poder ser usado em aplicaes como converso de dixido de carbono, produo de hidrognio, produo de compostos qumicos de alto valor agregado, incluindo medicamentos, e muito mais.

Por exemplo, a equipe j confirmou que, quando reduzido a uma camada atmica, o ouro no se comporta mais como um metal, mas como um semicondutor.

H muito tempo que se tenta fazer folhas de ouro com a espessura de um nico tomo, mas as tentativas anteriores falharam devido tendncia do metal de se aglomerar, formando pepitas mesmo com apenas alguns poucos tomos. O feito foi possvel graas a um mtodo tradicional usado pelos ferreiros japoneses.

O processo de sntese e extrao do oureno foi inspirada em uma tcnica japonesa de forjaria.
[Imagem: Shun Kashiwaya et al. – 10.1038/s44160-024-00518-4]

Fabricao do oureno

Tudo comea com um material tridimensional, no qual o ouro incorporado entre camadas de titnio e carbono.

“Ns criamos o material base com aplicaes completamente diferentes em mente. Comeamos com uma cermica eletricamente condutora, chamada carboneto de titnio e silcio, onde o silcio est em camadas finas. Ento a ideia era recobrir o material com ouro para fazer um contato. Mas, quando expusemos o componente a altas temperaturas, a camada de silcio foi substituda por ouro dentro do material base,” contou o professor Lars Hultman.

Esse fenmeno chamado de intercalao, e o que restou foi carboneto de ouro e titnio, um material j conhecido, mas que ningum havia atinado de esfoliar para tentar extrair a camada de ouro que ficou intercalada.

Foi a que Kashiwaya se lembrou de um mtodo que tem sido usado na arte da forjaria japonesa h muito tempo, chamado de reagente de Murakami, que remove resduos de carbono e muda a cor do ao na fabricao de facas. A receita dos ferreiros no funcionou diretamente, mas Kashiwaya insistiu, trabalhando na ideia por meses.

“O que notamos foi que, quanto menor a concentrao [do reagente de Murakami] e mais longo o processo de ataque, melhor. Mas ainda no foi suficiente,” contou ele, acrescentando que faltava apagar as luzes: Tudo deve ser realizado no escuro porque o cianeto se desenvolve na reao ao ser atingido pela luz e dissolve o ouro.

Micrografia das folhas de oureno.
[Imagem: Shun Kashiwaya et al. – 10.1038/s44160-024-00518-4]

Peneirando o ouro

O ltimo passo foi estabilizar as folhas de ouro. Para evitar que as folhas bidimensionais se enrolassem, foi adicionado um surfactante, uma espcie de sabo – neste caso, uma longa molcula que separa e estabiliza as folhas monoatmicas, ou seja, um tensoativo.

“As folhas de oureno ficam em uma soluo, um pouco como flocos de milho no leite. Usando uma espcie de ‘peneira’, pudemos coletar o ouro e examin-lo usando um microscpio eletrnico, para confirmar que tivemos sucesso,” contou Kashiwaya.

As propriedades inusitadas do oureno se devem ao fato de o ouro possuir duas ligaes livres quando forma folhas bidimensionais. Graas a isto, as aplicaes futuras podero incluir a converso de dixido de carbono, catlise geradora de hidrognio, produo seletiva de compostos qumicos, produo de hidrognio, purificao de gua, comunicao e muito mais. Alm disso, a quantidade de ouro utilizada nas aplicaes atuais poder ser muito reduzida.

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