Os cientistas transformaram o ouro em um semicondutor – o acaso e uma receita antiga dos ferreiros japoneses ajudaram

O ouro, como excelente condutor resistente a ambientes agressivos, há muito ganhou popularidade entre os fabricantes de chips e eletrônicos. Recentemente, os cientistas conseguiram descobrir nele uma faceta nova e inesperada, que aumentará a popularidade desse metal – eles aprenderam a transformá-lo em um semicondutor. Uma série de acidentes levou a esta descoberta, mas foram necessários muitos anos para alcançar o resultado desejado.

Fonte da imagem: DALL-E/newatlas.com

Em suma, através de uma série de processos químicos, foi possível criar uma camada estável e atomicamente fina de ouro puro. Por analogia com o grafeno, foi denominado “goldeno” (dourado?). Os átomos de ouro em uma camada atomicamente fina deixam duas ligações livres, o que permite conferir ao material propriedades entre um condutor e um isolante. A indústria química também ficará satisfeita com esse material, e a frase “seus transistores são dourados” pode ser interpretada literalmente.

«Se você fizer um material extremamente fino, algo extraordinário acontecerá – assim como aconteceu com o grafeno”, explicou o cientista de materiais Shun Kashiwaya, da Universidade Linköpings, na Suécia (LiU). – A mesma coisa acontece com o ouro. Como você sabe, o ouro geralmente é um metal, mas com a espessura da camada de um átomo, o ouro pode se transformar em um semicondutor.”

A descoberta foi feita um tanto por acidente. Os pesquisadores trabalharam com um material como o carboneto de titânio e silício Ti3SiC2. Esta é uma cerâmica eletricamente condutora promissora com uma camada muito fina de silício. Os cientistas tentaram aplicar contato de ouro ao material, mas no final, sob a influência da alta temperatura, os átomos de ouro substituíram os átomos de silício no material. Isso aconteceu há vários anos, e só anos depois os cientistas aprenderam a remover quimicamente o titânio e o carbono do material, deixando apenas uma camada atomicamente fina de ouro.

Os pontos azuis são átomos de titânio, os pontos pretos são átomos de carbono, os pontos amarelos são átomos de ouro. Fonte da imagem: Nature Synthesis 2024

A solução foi encontrada em uma receita antiga de ferreiros japoneses, que, usando uma solução especial – o reagente Murokami – gravaram padrões nas lâminas (ao mesmo tempo em que gravaram carbono no metal). Selecionando a proporção de produtos químicos e variando o tempo de ataque, foi possível selecionar as condições para a completa dissolução do titânio e do carbono da peça de ouro. Descobriu-se também que a gravação deveria ocorrer em completa escuridão, pois na luz se formavam compostos que corroíam o ouro.

Para evitar que uma folha tão fina de ouro se enrole e forme grumos, os cientistas adicionaram um surfactante ao material. A análise mostrou que o resultado foi ouro estável de espessura atomicamente fina, que agora será desenvolvido por engenheiros eletrônicos, químicos e especialistas em materiais.