Dopo il grafene ecco il goldene

Non abbiamo ancora imparato a conoscere il grafene che ecco, sulla strada dell’innovazione, si affaccia il goldene.

Il grafene è un allotropo del carbonio costituito da un singolo strato di atomi di carbonio arrangiati in un reticolo esagonale, vale a dire un materiale costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio (avente cioè uno spessore equivalente alle dimensioni di un solo atomo); ha la resistenza teorica del diamante e la flessibilità della plastica: conduce l’elettricità, è flessibile ed è uno dei materiali più forti conosciuti sul pianeta, e le sue applicazioni sono innumerevoli, da dispositivi elettronici indossabili, dalla moda, al design, dalle batterie, alle cosiddette nanotecnologie. Il grafene già oggi trova numerose applicazioni nel mondo del wellness, delle racchette da tennis ai caschi, dagli sci alle scarpe da ginnastica fino al cibo. Un getto d’inchiostro a base di grafene, infinitamente sottile, proietterà circuiti su qualsiasi superficie che apre la strada ad applicazioni innovative. La struttura del grafene è semplice ma praticamente indistruttibile. Il grafene

• viene utilizzato nelle batterie degli smartphone (vanno a sostituire le batterie al litio)
• è foto-assorbente (assorbe solo il 2,3% delle radiazioni della luce su tutto lo spettro ottico)
• è un ottimo conduttore di calore
• ha proprietà meccaniche insuperabili: è semplicemente imbattibile: è il materiale più sottile al mondo, il più trasparente e il più resistente al mondo. Secondo i suoi scopritori, un singolo foglio di grafene (quindi un foglio alto 1 atomo) largo 1 metro quadro dal peso di 0,7 mg sarebbe potenzialmente capace di sostenere il peso di un gatto di 4 kg ed essere virtualmente invisibile
• può sostituire il filamento di tungsteno nelle lampadine
• ha ampie applicazioni nell’abbigliamento volto alla ricerca di materiali performanti, leggeri e intelligenti, a tecnologia indossabile
• è facilmente stampabile sui cibi.

Nonostante quanto su accennato circa il portentoso grafene, questo potrebbe essere soppiantato dal goldene, un nuovo e sorprendente materiale, fatto interamente d’oro, appena messo a punto dai ricercatori dell’Università di Linköping, in Svezia, che sono riusciti appunto a creare per la prima volta fogli d’oro dello spessore di un singolo atomo. Un risultato, appena pubblicato sulla rivista Nature Synthesis, che conferisce al metallo nuove proprietà che lo rendono adatto per diverse applicazioni, tra cui la conversione dell’anidride carbonica, la produzione di idrogeno e di altre sostanze chimiche.

Ispirandosi ad un metodo centenario usato dai fabbri giapponesi nell’arte della forgiatura (si chiama reattivo di Murakami e serve per rimuove i residui di carbonio e cambiare il colore dell’acciaio nella fabbricazione dei coltelli), gli autori del nuovo studio hanno utilizzato un materiale di base tridimensionale incorporando sottili strati di silicio tra strati di titanio e carburo, rivestendoli poi in oro. “Quando abbiamo esposto il componente ad alta temperatura, lo strato di silicio è stato sostituito dall’oro all’interno del materiale di base”, ha commentato Lars Hultman, tra gli autori dello studio. La sfida, quindi, era di riuscire a togliere la parte dorata.

“Ciò che abbiamo notato è che minore è la concentrazione e più lungo è il processo, meglio è”. L’ultimo passo, infine, è stato quello di rendere stabili i fogli d’oro, tramite l’aggiunta di un tensioattivo. “I fogli dorati sono in una soluzione, un po’ come i cornflakes nel latte”, spiega l’esperto. “Usando una specie di setaccio, abbiamo raccolto l’oro ed esaminandolo al microscopio elettronico abbiamo potuto confermare che ci siamo riusciti”.

Le nuove proprietà del goldene sono dovute al fatto che l’oro nella sua forma bidimensionale ha due legami liberi. Per questo motivo, potrebbe eventualmente essere usato come catalizzatore per la conversione dell’anidride carbonica, la produzione di idrogeno e di sostanze chimiche, la purificazione dell’acqua e la comunicazione. “Se rendi un materiale estremamente sottile, accade qualcosa di straordinario, come con il grafene. La stessa cosa accade con l’oro. Come sapete, l’oro è solitamente un metallo, ma se ha uno spessore di un singolo atomo, può invece diventare un semiconduttore”, conclude Kashiwaya. Chiaramente questo è solo l’inizio per il goldene, e il prossimo passo dei ricercatori sarà proprio quello di continuare a studiarne le proprietà, le potenziali applicazioni e verificare se il loro processo possa funzionare anche per altri metalli nobili.

Fonte: Kashiwaya, S., Shi, Y., Lu, J. et al. Synthesis of goldene comprising single-atom layer gold. Nat. Synth (2024). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00518-4