Che cosa hanno in comune i fabbri giapponesi del secolo scorso e i ricercatori svedesi di oggi? Apparentemente nulla. Eppure è proprio grazie all’incontro tra un’antica tecnica di forgiatura nipponica e le più avanzate tecnologie di sintesi che è nato il “Goldene“, un materiale che potrebbe rivoluzionare il futuro dell’oro. Sottile come un singolo atomo, ma con proprietà da semiconduttore, questo nuovo “oro bidimensionale”. Intanto vi linko qui lo studio.
La sfida di creare l’oro bidimensionale
Lars Hultman e Shun Kashiwaya
Per anni, gli scienziati hanno cercato di creare fogli d’oro dello spessore di un singolo atomo, ma si sono sempre scontrati con la tendenza di questo metallo ad aggregarsi. Ora i ricercatori della Linköping University, guidati da Shun Kashiwaya e Lars Hultman, non si sono arresi di fronte a questa sfida. La chiave del loro successo? Un mix di intuizione, perseveranza e… un pizzico di fortuna.
Tutto è iniziato quando i ricercatori stavano lavorando su un materiale conduttivo chiamato carburo di titanio e silicio, in cui il silicio era disposto in sottili strati. L’idea era di rivestire questo materiale con l’oro per creare un contatto elettrico. Ma quando il team ha esposto il componente ad alte temperature, qualcosa di inaspettato è accaduto: lo strato di silicio è stato sostituito dall’oro all’interno del materiale di base. Questo fenomeno, noto come intercalazione, aveva portato alla creazione del carburo di titanio e oro. Per anni, i ricercatori hanno studiato questo materiale senza capire come “estrarre” l’oro in fogli bidimensionali.
Fino a quando, per puro caso, Lars Hultman non si è imbattuto in un metodo utilizzato dagli artigiani giapponesi da oltre un secolo.
Il metodo in questione si chiama “reagente di Murakami” e viene utilizzato nell’arte della forgiatura giapponese per incidere i residui di carbonio e cambiare il colore dell’acciaio, ad esempio nella produzione di coltelli. Ma la ricetta esatta dei fabbri non poteva essere applicata direttamente al carburo di titanio e oro. Kashiwaya ha dovuto sperimentare diverse concentrazioni del reagente e tempi di incisione, da un giorno fino a diversi mesi.
Dopo numerosi tentativi, i ricercatori hanno scoperto che la chiave era utilizzare una concentrazione bassa del reagente per un tempo molto lungo. Ma non era ancora sufficiente. L’incisione doveva essere effettuata al buio, poiché la luce avrebbe sviluppato cianuro nella reazione, dissolvendo l’oro. E per evitare che i fogli d’oro bidimensionali si arricciassero, è stato necessario aggiungere un tensioattivo, una molecola lunga che separa e stabilizza i fogli. Tutto chiaro? Lo so, lo so. Fosse stato più semplice lo avrebbero scoperto prima.
Goldene, proprietà uniche e potenziali applicazioni
Il risultato di questo lungo processo, come detto, è il goldene. Il goldene, ragazzi. Che bello maneggiare un termine che, lo avverti, condizionerà il futuro. Questo è un materiale che potrebbe anche rivoluzionare numerosi settori tecnologici. Grazie alla sua struttura bidimensionale, infatti, l’oro acquista proprietà da semiconduttore, con due legami liberi che lo rendono estremamente versatile.
Tra le potenziali applicazioni del goldene ci sono la conversione dell’anidride carbonica, la catalisi per la produzione di idrogeno e di sostanze chimiche a valore aggiunto, la purificazione dell’acqua e le telecomunicazioni. Inoltre, grazie a questo materiale, la quantità di oro necessaria per le applicazioni attuali potrebbe essere notevolmente ridotta, con vantaggi economici e ambientali. I ricercatori della Linköping University sono già al lavoro per capire se sia possibile ottenere risultati simili con altri metalli nobili e per identificare ulteriori applicazioni future di questo straordinario materiale.
Dal goldene una lezione di serendipità scientifica
La storia della scoperta del goldene non è solo affascinante per le potenzialità di questo nuovo materiale, ma anche per ciò che ci insegna sul processo della ricerca scientifica. Spesso, le grandi innovazioni nascono da combinazioni inaspettate, da intuizioni che si verificano mentre si sta lavorando su tutt’altro, o dall’applicazione di conoscenze antiche a problemi modernissimi.
È la serendipità, quella fortunata coincidenza che porta a scoperte importanti quasi per caso, a condizione di avere la mente aperta e l’umiltà di riconoscere il potenziale di idee e metodiche che potrebbero sembrare lontanissime dal proprio campo di ricerca. È quello che è successo ai ricercatori della Linköping University, che hanno saputo cogliere l’occasione offerta da un’antica tecnica di forgiatura giapponese per risolvere un problema all’avanguardia della scienza dei materiali.
Banzai!
L’articolo Goldene: da un metodo dimenticato l’oro dello spessore di un atomo è tratto da Futuro Prossimo.
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