Investigadores de la Universidad de Leeds han creado la placa de oro sin soporte más delgada que existe, con solo dos átomos de espesor.
La lámina de oro a nanoescala. La imagen ha sido coloreada artificialmente.
Créditos de la imagen Universidad de Leeds.
El equipo informa que el grosor de su placa de oro es de solo 0,47 nanómetros, lo que la hace un millón de veces más delgada que una uña humana. A modo de comparación, el grosor de un cabello humano oscila entre 17 y 181 nanómetros. Los investigadores llaman a la placa oro 2-D porque tiene solo dos átomos de espesor.
nanometales
Este trabajo representa un logro histórico, dice el autor principal, el Dr. Sunjie Ye, del Grupo de Física Molecular y a Nanoescala de Leeds y el Instituto de Investigación Médica de Leeds.
No solo abre la posibilidad de que el oro se pueda usar de manera más eficiente en las tecnologías existentes, sino que también proporciona una ruta que permitiría a los científicos de materiales desarrollar otros metales 2-D. Este método podría innovar la fabricación de nanomateriales.
Como la placa está formada únicamente por dos capas de átomos, todos ellos son átomos superficiales, es decir, ninguno de ellos está completamente cubierto por otros. Esto es especialmente importante para los catalizadores, cuya eficiencia varía con la cantidad de superficie que pueden presentar al medio ambiente.
Imagen de microscopio electrónico que muestra la disposición de los átomos de oro en la nanolámina.
Créditos de la imagen Universidad de Leeds.
Las pruebas de laboratorio muestran que la placa de oro 2-D es 10 veces más eficiente como sustrato catalítico que las nanopartículas de oro que se utilizan actualmente. Estas nanopartículas de oro son materiales tridimensionales y la mayoría de sus átomos residen en su volumen en lugar de en la superficie, por lo que están inactivos.
Además de señalar el camino hacia nuevos y mejores catalizadores para una variedad de procesos industriales, el material también podría tener aplicaciones en las industrias de dispositivos médicos y electrónica. El equipo escribe que también puede formar la base de enzimas artificiales que podrían aplicarse en pruebas de diagnóstico médico rápidas en el punto de atención y en sistemas de purificación de agua.
El proceso de síntesis de los equipos se lleva a cabo en una solución diluida de ácido cloroáurico, una sustancia inorgánica que contiene oro. Luego, esta sustancia se reduce para producir oro metálico utilizando un agente de confinamiento, un químico que estimula la formación del oro como una lámina muy delgada.
Debido a que en este punto las partículas de oro aún están en la nanoescala, aparece verde en el agua. También debido a las formas resultantes, el equipo lo describe como nanoalgas doradas.
Créditos de la imagen Universidad de Leeds.
El profesor Stephen Evans, jefe del Grupo de Investigación Molecular y a Nanoescala de Leeds e investigador principal del proyecto, dice que los hallazgos podrían ayudar a varias industrias a reducir los costos de producción debido a las altas proporciones de superficie a volumen de las láminas de oro 2-D. .
El oro es un catalizador muy eficaz. Debido a que las nanoláminas son tan delgadas, casi todos los átomos de oro juegan un papel en la catálisis. Significa que el proceso es altamente eficiente, dice el profesor Evans.
Nuestros datos sugieren que la industria podría obtener el mismo efecto usando una menor cantidad de oro, y esto tiene ventajas económicas cuando se trata de un metal precioso.
Además, las láminas también son flexibles a pesar de su extrema delgadez. Esto los hace ideales para una variedad de aplicaciones en electrónica, especialmente en la construcción de componentes, pantallas flexibles, tintas electrónicas o pantallas conductoras transparentes.
El profesor Evans dice que hay muchas similitudes entre el oro 2D y el grafeno, el primer material 2D jamás creado en el laboratorio. Sin embargo, también advierte que la transición de nuevos materiales a productos de trabajo lleva mucho tiempo y que no puede obligarlo a hacer todo lo que le gustaría.
Con el grafeno, la gente ha pensado que podría ser bueno para la electrónica o para recubrimientos transparentes o como nanotubos de carbono que podrían hacer un ascensor para llevarnos al espacio debido a su súper fuerza, explica. Creo que con el oro 2-D tenemos algunas ideas muy definidas sobre dónde podría usarse, particularmente en reacciones catalíticas y reacciones enzimáticas.
Sabemos que será más eficaz que las tecnologías existentes, por lo que tenemos algo que creemos que la gente estará interesada en desarrollar con nosotros.
El artículo SubNanometer Thick Gold Nanosheets as Highly Efficient Catalysts se ha publicado en la revista Advanced Science .
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