P.our la première fois, des scientifiques de l’université de Linköping en Suède ont réussi à développer des feuilles d’or de l’épaisseur d’un seul atome. Baptisé « goldene », ce matériau révolutionnaire présente de nouvelles propriétés qui pourraient transformer plusieurs applications technologiques, de la catalyse à l’électronique avancée.
Image d’en-tête, issue de l’étude : la structure d’une monocouche Goldene sans défaut. (S. Kashiwaya et al./Nature Synthesis)
Il n’y a pas si longtemps, le graphène faisait constamment la une des journaux car il était incroyablement solide, fin, flexible, léger et était un excellent conducteur de chaleur et d’électricité. Ce « matériau miraculeux » a d’abord été créé en décollant des couches d’atomes de l’épaisseur d’un morceau de graphite à l’aide d’un ruban adhésif. D’autres expériences ont rapidement donné à ce matériau des propriétés encore plus étonnantes et il a commencé à être utilisé dans l’électronique, les panneaux solaires, les écrans, les vêtements, les casques, les blindages pare-balles, les avions et même les chaussures.
Aujourd’hui, il existe peut-être un nouveau matériau miracle prêt à voler la vedette au graphène, le « goldene », une feuille d’or d’un seul atome d’épaisseur. Comme le graphène, les propriétés du matériau sont modifiées par rapport à sa forme brute 3D. Dans ce cas, l’or devient un semi-conducteur, tandis que l’or ordinaire est l’un des meilleurs conducteurs qui soient.
Lars Hultman, professeur de physique des couches minces, et Shun Kashiwaya, chercheur à la division de conception des matériaux de l’université de Linköping. (Olov Planthaber/Synthèse de la nature)
Les chercheurs expliquent que le doré obtient ses nouvelles propriétés parce que, dans sa forme 2D, les atomes ont deux « liaisons lâches ». Cela signifie qu’il pourrait potentiellement être utilisé comme catalyseur pour convertir le dioxyde de carbone, produire de l’hydrogène ou des produits chimiques utiles, ou même purifier l’eau. Et bien sûr, l’électronique pourrait en bénéficier, même si cela signifie simplement qu’il faut moins d’or pour les fabriquer.
Goldene, cependant, n’a pas été fabriqué aussi facilement que le graphène. Les atomes d’or ont tendance à s’agglutiner, ce qui rend difficile leur aplatissement en feuilles 2D. Les scientifiques de Linköping ont commencé par placer de fines couches de silicium entre des couches de titane et de carbure, puis les ont recouvertes d’or. Lorsqu’elle est chauffée à haute température, la fine couche de silicium est remplacée par de l’or.
L’étape délicate consiste alors à sortir le doré du sandwich. Pour ce faire, les chercheurs ont testé un produit chimique appelé réactif de Murakami, utilisé dans une ancienne technique de forge japonaise, qui aide à éliminer les résidus de carbone. Utilisée à faible concentration pendant deux mois, la goldene est exposée. Enfin, il est stabilisé à l’aide d’un tensioactif.
Extrait de l’étude : illustration schématique de la préparation du goldene. (S. Kashiwaya et al./Nature Synthesis)
Au-delà du laboratoire, les implications de Goldene sont vastes. L’efficacité du matériau dans les applications catalytiques signifie que moins d’or est nécessaire pour les processus qui dépendent actuellement de grandes quantités de ce métal. Goldene présente également des propriétés semi-conductrices, contrairement à sa forme brute. Cela ouvre donc la voie à de nouvelles utilisations de l’or dans des technologies où les métaux traditionnels ne sont pas possibles.
L’étude publiée dans Nature Synthesis : Synthesis of goldene comprenant une couche d’or à un seul atome et annoncée sur le site Web de l’Université de Linköping : Une seule couche d’atome d’or – les chercheurs de LiU créent du goldene.
