Les chercheurs de l’Université de Linköping ont réussi là où d’autres avaient échoué : créer des feuilles d’or d’une épaisseur d’un seul atome, une tâche ardue en raison de la tendance naturelle de l’or à s’agglomérer. L’équipe a utilisé une méthode vieille de cent ans, inspirée de… l’art de la forge japonaise.
Une méthode ancestrale japonaise au secours des scientifiques
Lars Hultman, professeur de physique des couches minces à l’université, explique : « Nous avions initialement créé un matériau de base avec des applications complètement différentes en tête. Lorsque nous avons recouvert ce matériau de base d’or et l’avons exposé à une haute température, la couche de silicium a été remplacée par de l’or à l’intérieur du matériau de base. » Cette découverte accidentelle a mené à la formation de carbure de titane-or, un composé inédit.
Shun Kashiwaya, chercheur à l’université, a dû adapter la méthode de l’art de la forge japonaise, en utilisant le réactif de Murakami, pour réussir à extraire ces couches d’or. Ce réactif est une solution utilisée pour graver les résidus de carbone et modifier la couleur de l’acier dans la fabrication de couteaux japonais. Il est composé de produits chimiques qui réagissent avec le carbone, ce qui facilite l’extraction de couches de matériaux spécifiques, comme l’or dans le contexte de la recherche sur le goldène.
« J’ai essayé différentes concentrations de réactif de Murakami et diverses durées de gravure. Plus la concentration était faible et la durée de gravure longue, meilleurs étaient les résultats. Cependant, ce n’était toujours pas suffisant, » a-t-il déclaré. Pour éviter que les feuilles d’or ne se replient, les chercheurs ont ajouté un tensioactif pour stabiliser les feuilles.
Les propriétés particulières des feuilles d’or d’une épaisseur d’un seul atome, ou « goldène », proviennent du fait que chaque atome d’or n’a que six voisins, contre douze dans un cristal tridimensionnel. Cette structure unique confère au goldène des propriétés nouvelles et prometteuses pour de nombreuses applications.
Selon Lars Hultman, cette découverte pourrait révolutionner plusieurs secteurs industriels. « Les applications futures pourraient inclure la conversion du dioxyde de carbone, la catalyse génératrice d’hydrogène, la production sélective de produits chimiques à haute valeur ajoutée, la purification de l’eau, la communication et bien d’autres, » précise-t-il. L’utilisation de quantités réduites d’or dans ces applications est également un avantage majeur.
Le prochain objectif des chercheurs de l’Université de Linköping est d’explorer la possibilité d’appliquer cette méthode à d’autres métaux nobles et d’identifier de nouvelles applications potentielles.
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