Μετά το γραφένιο, το φανταχτερό «χρυσένιο»

Είναι περίπου 400 φορές λεπτότερο από τα λεπτότερα φύλλα χρυσού που κυκλοφορούν σήμερα στο εμπόριο, τόσο λεπτό που θα έμοιαζε σχεδόν αόρατο: διεθνής ομάδα ερευνητών κατάφερε για πρώτη φορά να συνθέσει φύλλα χρυσού με πάχος ενός ατόμου, ένα υλικό που θα μπορούσε να αναδειχθεί σε σημαντικό καταλύτη για τη χημική βιομηχανία του μέλλοντος.

Το «χρυσένιο» (στην εικόνα ως καλλιτεχνική απεικόνιση) είναι ο πιο χλιδάτος ξάδελφος του περίφημου γραφενίου, μιας μορφής του άνθρακα όπου όλα τα άτομα διατάσσονται στο ίδιο επίπεδο. Η ανακάλυψή του το 2004 τιμήθηκε με Νόμπελ το 2010.

Tο χρυσένιο θα μπορούσε να αξιοποιηθεί ως καταλύτης για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε πρώτες ύλες για τη χημική βιομηχανία

Έκτοτε έχουν δημιουργηθεί εκατοντάδες ακόμα «δισδιάστατα υλικά», όχι όμως από μέταλλα, καθώς τα άτομά τους έχουν την τάση να ενώνονται σε τρισδιάστατους νανοκρυστάλλους.

Άλλες ερευνητικές ομάδες είχαν δημιουργήσει στο παρελθόν δισδιάστατα φύλλα μετάλλων όπως ο μόλυβδος και ο κασσίτερος, ήταν όμως σταθερά ενωμένα πάνω σε διάφορα υποστρώματα.

Το χρυσένιο είναι το πρώτο δισδιάστατο φύλλο μετάλλου σε ελεύθερη κατάσταση, καμαρώνουν οι ερευνητές που το ανέπτυξαν στην επιθεώρηση Nature  Synthesis. Εκτιμούν επίσης ότι η μέθοδος σύνθεσής του είναι σχετικά φθηνή και θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε εμπορική κλίμακα.

Η διαδικασία ξεκινά με ένα υλικό-σάντουιτς, αποτελούμενο από δισδιάστατα φύλλα πυριτίου ανάμεσα σε στρώματα καρβιδίου του τιτανίου. Όταν τοποθετηθούν πάνω στο εξωτερικό στρώμα καρβιδίου, τα άτομα χρυσού περνούν από μέσα του και παίρνουν τη θέση ατόμων πυριτίου.

Στο τελικό στάδιο, το καρβίδιο απομακρύνεται με μια παραλλαγή της λεγόμενης «τεχνικής Μουρουκάμι», μιας χημικής αντίδρασης που ανέπτυξαν ιάπωνες σιδηρουργοί πριν από έναν αιώνα για να διακοσμούν τις δημιουργίες τους.

Οι πρώτες δοκιμές στο εργαστήριο δείχνουν πως το χρυσένιο έχει προοπτικές, ειδικά σε εφαρμογές όπου τα νανοσωματίδια χρυσού έχουν δώσει ενθαρρυντικά αποτελέσματα.

Για παράδειγμα, τα νανοσωματίδια χρυσού αντιδρούν στο φως λόγω διέγερσης των ηλεκτρονίων τους και έχουν χρησιμοποιηθεί ως φωτοκαταλύτες για τη διάσπαση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο.

Δυνητικά, το χρυσένιο θα μπορούσε να αξιοποιηθεί επίσης ως φίλτρο για τον καθαρισμό νερού ή ως καταλύτης για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε πρώτες ύλες για τη χημική βιομηχανία.

Για να φτάσουμε εκεί, όμως, οι ιδιότητες του νέου υλικού θα πρέπει να μελετηθούν με μεγαλύτερη λεπτομέρεια, παραδέχεται η ερευνητική ομάδα.

Στο μεταξύ όπως επιχειρεί να συνθέσει και δισδιάστατα φύλλα άλλων καταλυτικών μετάλλων, όπως το ιρίδιο και η πλατίνα.