Des chercheurs de l'Université suédoise de Linköping ont créé des feuilles d'or d'une seule couche d'atome d'épaisseur, donnant ainsi naissance à un nouveau matériau appelé goldene.
Dans un article publié dans la revue Synthèse naturelleles scientifiques expliquent que leur développement a donné à l'or de nouvelles propriétés qui peuvent le rendre adapté à une utilisation dans des applications telles que la conversion du dioxyde de carbone, la production d'hydrogène et la production de produits chimiques à valeur ajoutée.
Grâce à une méthode centenaire employée par les forgerons japonais, le groupe de Linköping a transformé le métal précieux en semi-conducteur.
Plus précisément, ils ont utilisé un matériau de base tridimensionnel dans lequel l’or est incrusté entre des couches de titane et de carbone. Ensuite, le hasard a joué son rôle.
« Nous avions créé le matériau de base en pensant à des applications complètement différentes. Nous avons commencé avec une céramique conductrice d’électricité appelée carbure de silicium-titane, où le silicium est présent en couches minces », a déclaré Lars Hultman, professeur de physique des couches minces et co-auteur de l’article. « Ensuite, l’idée était d’enduire le matériau d’or pour établir un contact. Mais lorsque nous avons exposé le composant à des températures élevées, la couche de silicium a été remplacée par de l'or à l'intérieur du matériau de base.
Ce phénomène s’appelle l’intercalation et ce que les chercheurs avaient découvert était du carbure d’or et de titane. Depuis plusieurs années, ils disposaient de carbure d'or et de titane sans savoir comment l'or pouvait en être exfolié ou extrait, pour ainsi dire.
Le réactif de Murakami
Par hasard, Hultman a découvert la méthode japonaise appelée réactif de Murakami, qui élimine les résidus de carbone et change la couleur de l'acier dans la fabrication de couteaux, par exemple. Cependant, il n’était pas possible d’utiliser exactement la même recette que celle utilisée par les forgerons. Ainsi, l’auteur principal Shun Kashiwaya a examiné les modifications.
« J'ai essayé différentes concentrations du réactif de Murakami et différentes durées de gravure. Un jour, une semaine, un mois, plusieurs mois. Ce que nous avons remarqué, c’est que plus la concentration est faible et plus le processus de gravure est long, mieux c’est. Mais ce n'était toujours pas suffisant », a déclaré Kashiwaya.
La gravure doit également être effectuée dans l'obscurité, car le cyanure se développe lors de la réaction lorsqu'il est frappé par la lumière et dissout l'or. La dernière étape consistait à stabiliser les feuilles d’or. Pour empêcher les feuilles bidimensionnelles exposées de s'enrouler, un tensioactif a été ajouté. Dans ce cas, il s’agit d’une longue molécule qui sépare et stabilise les feuilles, c’est-à-dire un tensioactif.
« Les feuilles dorées sont dans une solution, un peu comme des cornflakes dans du lait. À l'aide d'une sorte de « tamis », nous pouvons collecter l'or et l'examiner au microscope électronique pour confirmer que nous avons réussi. Ce que nous avons », a déclaré Kashiwaya.
Les nouvelles propriétés du Goldene sont le résultat du fait que l'or possède deux liaisons libres lorsqu'il est bidimensionnel. Grâce à cela, les applications futures pourraient inclure la conversion du dioxyde de carbone, la catalyse génératrice d’hydrogène, la production sélective de produits chimiques à valeur ajoutée, la production d’hydrogène, la purification de l’eau et les télécommunications, entre autres.
De plus, les chercheurs estiment que la quantité d’or utilisée aujourd’hui dans les applications peut être réduite.
L’équipe LiU étudie également s’il est possible de faire de même avec d’autres métaux nobles et identifie d’autres applications futures.
