Folhas de ouro podem ser usadas como catalisadores ou em dispositivos sensores de luz.
É a folha de ouro mais fina do mundo: uma fina folha de ouro com apenas um átomo de espessura.
Os pesquisadores sintetizaram1 o material há muito procurado, conhecido como goldene, que deverá capturar luz de maneiras que poderiam ser úteis em aplicações como detecção e catálise.
Goldene é um primo dourado do grafeno, o icônico material feito de carbono, com a espessura de um átomo, que foi descoberto em 2004.
Desde então, os cientistas identificaram centenas desses materiais 2D.
Mas tem sido particularmente difícil produzir folhas de metal 2D, porque os seus átomos sempre tenderam a agrupar-se para formar nanopartículas.
Os pesquisadores relataram anteriormente que camadas de estanho2 e chumbo3 com a espessura de um único átomo aderiram a várias substâncias e produziram folhas de ouro imprensadas entre outros materiais.
Mas “afirmamos que o goldene é o primeiro metal 2D independente, até onde sabemos”, afirma o cientista de materiais Lars Hultman, da Universidade de Linköping, na Suécia, que faz parte da equipe por trás da nova pesquisa.
Crucialmente, o método químico simples utilizado para fazer goldene deve ser passível de produção em larga escala, relataram os investigadores na Nature Synthesis em 16 de Abril1.
“Estou muito entusiasmada com isso”, diz Stephanie Reich, física do estado sólido e cientista de materiais da Universidade Livre de Berlim, que não esteve envolvida no trabalho.
“As pessoas vêm pensando há algum tempo em como pegar os metais tradicionais e transformá-los em monocamadas 2D realmente bem ordenadas.” Em 2022, pesquisadores da Universidade de Nova York em Abu Dhabi (NYUAD) disseram ter produzido goldene, mas a equipe de Linköping afirma que o material anterior provavelmente continha múltiplas camadas atômicas, com base nas imagens de microscopia eletrônica e outros dados que foram publicados em Materiais e interfaces aplicados ACS4.
Reich concorda que o estudo de 2022 não conseguiu provar que o material era dourado de camada única.
Os principais autores do estudo da NYUAD não responderam às perguntas da Nature sobre o seu trabalho.
Era de ouro: Para preparar o goldene, os pesquisadores de Linköping começaram com um material contendo monocamadas atômicas de silício imprensadas entre carboneto de titânio.
Quando eles adicionaram ouro em cima desse sanduíche, ele se difundiu na estrutura e trocou de lugar com o silício para criar uma camada de ouro presa com a espessura de um átomo (veja ‘Mineração de ouro’).
Eles então gravaram o carboneto de titânio para liberar folhas douradas independentes que tinham até 100 nanômetros de largura e cerca de 400 vezes mais finas que a mais fina folha de ouro comercial, estima Hultman.
Esse processo de gravação utilizou uma solução de ferricianeto de potássio alcalino conhecida como reagente de Murukami.
“O que é tão fascinante é que se trata de uma receita centenária usada por ferreiros japoneses para decorar ferragens”, diz Hultman.
Os pesquisadores também adicionaram moléculas de surfactante – compostos que formaram uma barreira protetora entre o goldene e o líquido circundante – para impedir que as folhas grudem umas nas outras.
A equipe de Linköping sugere que o goldene pode ser útil em aplicações nas quais as nanopartículas de ouro já são promissoras.
A luz pode gerar ondas no mar de elétrons na superfície de uma nanopartícula de ouro, que pode canalizar e concentrar essa energia.
Esta forte resposta à luz foi aproveitada em fotocatalisadores de ouro para dividir a água e produzir hidrogénio, por exemplo.
Goldene poderia abrir oportunidades em áreas como esta, diz Hultman, mas suas propriedades precisam ser investigadas com mais detalhes primeiro.
“Acho que a pesquisa é realmente interessante”, diz Graham Hutchings, químico da Universidade de Cardiff, no Reino Unido, que desenvolve catalisadores de ouro.
Mas ele teme que quaisquer vestígios residuais de ferro do reagente de Murukami possam dificultar o desenvolvimento do goldene como catalisador.
“Eu acho que a contaminação potencial com ferro causará alguns problemas nas aplicações”, diz ele.
Por enquanto, os pesquisadores de Linköping estão buscando maneiras melhores de peneirar o goldene da solução usada para produzi-lo e de produzir flocos maiores do material.
Eles também estão explorando se o seu método pode ser usado para fazer monocamadas de outros metais catalíticos, incluindo irídio, platina e paládio.
Publicado em 21/04/2024 13h54
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