Une nanofeuille d'or qui n'a que deux atomes d'épaisseur. Il a été coloré artificiellement. Crédit :Université de Leeds
Des scientifiques de l'Université de Leeds ont créé une nouvelle forme d'or qui n'a que deux atomes d'épaisseur, l'or non supporté le plus fin jamais créé.
Les chercheurs ont mesuré l'épaisseur de l'or à 0,47 nanomètre, soit un million de fois plus fin qu'un ongle humain. Le matériau est considéré comme 2-D car il ne comprend que deux couches d'atomes superposés. Tous les atomes sont des atomes de surface - il n'y a pas d'atomes « en vrac » cachés sous la surface.
Le matériau pourrait avoir des applications à grande échelle dans les industries des dispositifs médicaux et de l'électronique, ainsi que comme catalyseur pour accélérer les réactions chimiques dans une gamme de processus industriels.
Des tests en laboratoire montrent que l'or ultra-mince est 10 fois plus efficace comme substrat catalytique que les nanoparticules d'or actuellement utilisées, qui sont des matériaux 3-D avec la majorité des atomes résidant dans la masse plutôt qu'à la surface.
Les scientifiques pensent que le nouveau matériau pourrait également former la base d'enzymes artificielles qui pourraient être appliquées rapidement, tests de diagnostic médical au point de service et dans les systèmes de purification de l'eau.
L'annonce que le métal ultra-mince avait été synthétisé avec succès a été faite dans le journal Sciences avancées .
Une image d'un microscope électronique montre l'arrangement des atomes sur la nanofeuille d'or. Crédit :Université de Leeds
L'auteur principal de l'article, Dr Sunjie Ye, du groupe de physique moléculaire et nanométrique de Leeds et du Leeds Institute of Medical Research, a déclaré :« Ce travail constitue une réalisation historique.
"Non seulement cela ouvre la possibilité que l'or puisse être utilisé plus efficacement dans les technologies existantes, il fournit une voie qui permettrait aux scientifiques des matériaux de développer d'autres métaux 2-D.
"Cette méthode pourrait innover dans la fabrication de nanomatériaux."
L'équipe de recherche cherche à travailler avec l'industrie sur les moyens d'étendre le processus.
La synthèse de la nanofeuillet d'or s'effectue en solution aqueuse et démarre avec de l'acide chloroaurique, une substance inorganique qui contient de l'or. Il est réduit à sa forme métallique en présence d'un "agent de confinement" - un produit chimique qui encourage l'or à se former sous forme de feuille, seulement deux atomes d'épaisseur.
En raison des dimensions nanométriques de l'or, il apparaît vert dans l'eau et compte tenu de sa forme, les chercheurs la décrivent comme une nanoalgue d'or.
Des nanofeuillets d'or qui n'ont que deux atomes d'épaisseur. Crédit :Université de Leeds
Des images prises au microscope électronique révèlent la façon dont les atomes d'or se sont formés en un réseau hautement organisé. D'autres images montrent des nanoalgues d'or qui ont été colorées artificiellement.
Professeur Stephen Evans, chef du groupe de recherche moléculaire et nanométrique de Leeds qui a supervisé la recherche, a déclaré que les gains considérables qui pourraient être obtenus grâce à l'utilisation de ces feuilles d'or ultra-minces sont dus à leur rapport surface/volume élevé.
Il a déclaré :« L'or est un catalyseur très efficace. Parce que les nanofeuilles sont si minces, à peu près chaque atome d'or joue un rôle dans la catalyse. Cela signifie que le processus est très efficace. »
Des tests de référence standard ont révélé que les feuilles d'or à l'échelle nanométrique étaient dix fois plus efficaces que les nanoparticules d'or conventionnellement utilisées dans l'industrie.
Le professeur Evans a déclaré:"Nos données suggèrent que l'industrie pourrait obtenir le même effet en utilisant une plus petite quantité d'or, et cela a des avantages économiques quand on parle d'un métal précieux."
Des tests de référence similaires ont révélé que les feuilles d'or pouvaient agir comme des enzymes artificielles très efficaces.
Crédit :Université de Leeds
Les flocons sont également flexibles, ce qui signifie qu'ils pourraient constituer la base de composants électroniques pour écrans pliables, encres électroniques et écrans conducteurs transparents.
Le professeur Evans pense qu'il y aura inévitablement des comparaisons entre l'or 2D et le tout premier matériau 2D jamais créé :le graphène, qui a été fabriqué à l'Université de Manchester en 2004.
Il a déclaré :« La traduction de tout nouveau matériau en produits fonctionnels peut prendre beaucoup de temps et vous ne pouvez pas le forcer à faire tout ce que vous voulez. Avec le graphène, les gens ont pensé qu'il pourrait être bon pour l'électronique ou pour les revêtements transparents, ou comme nanotubes de carbone qui pourraient faire un ascenseur pour nous emmener dans l'espace en raison de sa super résistance.
"Je pense qu'avec l'or 2-D, nous avons des idées très précises sur l'endroit où il pourrait être utilisé, en particulier dans les réactions catalytiques et les réactions enzymatiques. Nous savons que ce sera plus efficace que les technologies existantes, nous avons donc quelque chose que nous pensons que les gens seront intéressés à développer avec nous. »
