Una foglia doro dello spessore di un atomo: comè possibile?!
Fin dall'antichità, la foglia d'oro è stata utilizzata in molti campi: nella pittura di icone, nell'architettura, nell'artigianato artistico, nella produzione di mobili e altro. La foglia d'oro si ottiene da un piccolo lingotto d'oro.
La produzione di foglie d'oro iniziò per la prima volta in Egitto diverse migliaia di anni fa. Dopo qualche tempo, la tecnologia si è diffusa in altri paesi. La foglia d'oro è disponibile in diverse finezze. Ma quelle più comuni vanno dai 22 ai 24 carati. Lo spessore di una foglia d'oro di solito non supera i 100 nanometri, cioè è diverse volte più sottile della carta. È molto leggero e fragile, in quanto i grani d'oro si legano rapidamente tra loro e la lastra può essere strappata se maneggiata con noncuranza. Per questo motivo, lavorare con questo materiale richiede una particolare attenzione.
A proposito, se un giorno in un negozio vedi l'additivo alimentare E175 nell'elenco degli ingredienti di un prodotto, non correre a rimetterlo sullo scaffale. Nell'industria alimentare, questo è il modo in cui viene etichettata la foglia d'oro.
Nel corso dei secoli, i gioiellieri hanno cercato di dare all'oro forme ancora più uniche. Ma solo gli scienziati sono riusciti a farlo. La moderna tecnologia chimica ha finalmente permesso di creare un foglio del metallo prezioso che è letteralmente il più sottile al mondo. È costituito da un solo strato di atomi.
Il risultato ottenuto dagli scienziati svedesi può essere paragonato per importanza alla scoperta del grafene, una modifica del carbonio il cui spessore è anch'esso di un solo atomo. Il sottilissimo strato d'oro, come il grafene, è un buon conduttore di calore ed elettricità.
In precedenza, tutti i tentativi di ottenere il “grafene d'oro” si sono conclusi con un fallimento, perché gli strati del metallo prezioso si sono incollati. Inoltre, le pellicole d'oro più sottili tendono ad arricciarsi, rendendo impossibile il loro utilizzo pratico.
Vale la pena notare che in precedenza gli scienziati dell'Università di Leeds erano già riusciti a creare uno dei più sottili fogli d'oro non collocati su un substrato di altri materiali. Ma lo spessore era di due atomi. Non sono riusciti a raggiungere le dimensioni di un solo atomo. Ma gli scienziati svedesi sono stati fortunati: un incidente li ha aiutati.
Lars Hultman e Shun Kashiwaya, ricercatori dell'Università di Linköping, stavano lavorando a un progetto completamente estraneo: la creazione di sottili pellicole di ceramica elettricamente conduttiva basate sul complesso carburo di titanio-silicio. Su di essi è stato depositato uno strato d'oro che avrebbe dovuto fungere da contatto, ma sotto l'influenza della temperatura ha gradualmente sostituito lo strato di silicio nel carburo. Gli scienziati non se lo aspettavano, ma hanno deciso di sfruttare l'opportunità di lavorare con il nuovo composto.
In precedenza, i tentativi di rimuovere un foglio di metallo bidimensionale dallo strato di base, come si fa con la normale foglia d'oro, avevano come risultato che il metallo si “incollava” in grani. Ma la fortuna ha sorriso di nuovo ai chimici: Hultman si imbatté in un metodo giapponese per rimuovere le inclusioni di carburo dall'acciaio, che gli scienziati decisero di testare sulla loro pellicola di carburo di titanio e oro. Cercando di rimuovere gli strati in eccesso di carbonio e titanio, si sono ritrovati accidentalmente con fogli completamente piatti di metallo prezioso puro, dello spessore di un atomo, non attaccati a substrati di altri materiali.
Nella foto: illustrazione schematica di un foglio d'oro dello spessore di un solo atomo
Il foglio d'oro più sottile può essere utilizzato in elettronica e in chimica. Ad esempio, fogli sottilissimi di questo metallo prezioso possono essere utilizzati per produrre catalizzatori che trovano largo impiego nella diagnostica medica, nella conversione dell'anidride carbonica, nella produzione di idrogeno, nei sistemi di purificazione dell'acqua, ecc.
L'oro è quindi ampiamente utilizzato in tutti gli ambiti della vita e le sue applicazioni sono in continua espansione. Anche il tuo telefono contiene un po' di questo metallo prezioso.
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