La imagen muestra una nanocapa de oro que tiene solo dos átomos de espesor. Ha sido coloreado artificialmente.
La imagen muestra una nanocapa de oro que tiene solo dos átomos de espesor. Ha sido coloreado artificialmente. UNIVERSITY OF LEEDS

Los científicos de la Universidad de Leeds, en Reino Unido, han creado la presentación de oro sin soporte más fina del mundo jamás realizada, de solo dos átomos de espesor, según publican en la revista Advanced Science.

Los investigadores midieron el grosor del oro en 0,47 nanómetros, un millón de veces más delgado que una uña humana. El material se considera 2D porque comprende solo dos capas de átomos que se encuentran una encima de la otra. Todos los átomos son superficiales y no hay átomos 'a granel' ocultos debajo de la superficie.

El material podría tener aplicaciones a gran escala en las industrias de dispositivos médicos y electrónica, y también como catalizador para acelerar las reacciones químicas en una gran variedad de procesos industriales.

Las pruebas de laboratorio muestran que el oro ultrafino es 10 veces más eficiente como sustrato catalítico que las nanopartículas de oro utilizadas actualmente, que son materiales 3D con la mayoría de los átomos que residen en la masa en lugar de en la superficie.

Los científicos creen que el nuevo material también podría 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.

La autor principal del artículo, la doctora Sunjie Ye, del Grupo de Física Molecular y Nanoescala de Leeds y el Instituto de Investigación Médica de Leeds, considera este trabajo "un logro histórico".

A su juicio, "no solo abre la posibilidad de que el oro pueda usarse de manera más eficiente en las tecnologías existentes, sino que también proporciona una ruta que permitiría a los científicos de materiales desarrollar otros metales 2D. Este método podría innovar en la fabricación de nanomateriales". El equipo de investigación está buscando trabajar con la industria en formas de ampliar el proceso.

La síntesis de la nanocapa de oro se lleva a cabo en una solución acuosa y comienza con ácido cloroaúrico, una sustancia inorgánica que contiene oro. Se reduce a su forma metálica en presencia de un agente de confinamiento, una sustancia química que provoca que el oro se forme como una lámina, de solo dos átomos de espesor.

Debido a las dimensiones a nanoescala del oro, aparece verde en el agua, y dada su forma, los investigadores lo describen como 'nanoalga' de oro. Las imágenes obtenidas de un microscopio electrónico revelan la forma en que los átomos de oro se han formado en una red altamente organizada. Otras imágenes muestran oro 'nanoalg' que ha sido coloreado artificialmente.

El profesor Stephen Evans, jefe del Grupo de Investigación Molecular y Nanoescala de Leeds que supervisó la investigación, dice que las ganancias considerables que se podrían lograr con el uso de estas láminas de oro ultrafinas se reducen a su alta relación superficie-volumen.

"El oro es un catalizador altamente efectivo. Debido a que las nanocapas son tan delgadas, casi todos los átomos de oro juegan un papel en la catálisis. Esto significa que el proceso es altamente eficiente", explica Evans.

Las pruebas estándar de referencia revelaron que las láminas de nanoescala de oro eran diez veces más eficientes que las nanopartículas de oro utilizadas convencionalmente en la industria.

El profesor Evans añade que los datos sugieren que "la industria podría obtener el mismo efecto al usar una cantidad menor de oro, y esto tiene ventajas económicas cuando se habla de un metal precioso".

Pruebas de referencia similares revelaron que las láminas de oro podrían actuar como enzimas artificiales altamente efectivas. Los copos también son flexibles, lo que significa que podrían formar la base de componentes electrónicos para pantallas flexibles, tintas electrónicas y pantallas conductoras transparentes.

El profesor Evans cree que inevitablemente se harán comparaciones entre el oro 2D y el primer material 2D creado: el grafeno, que fue fabricado en la Universidad de Manchester en 2004.

Evans dice: "La traducción de cualquier material nuevo en productos de trabajo puede llevar mucho tiempo y no puede obligarlo a hacer todo lo que quiera. 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".

"Creo que con el oro 2D tenemos algunas ideas muy definidas sobre dónde podría usarse, particularmente en reacciones catalíticas y enzimáticas -prosigue-. Sabemos que será más efectivo que las tecnologías existentes, por lo que tenemos algo que creemos que la gente estará interesada en el desarrollo con nosotros".