En su forma más pura, el oro típicamente requiere temperaturas de 1.948 grados Fahrenheit (1.064 grados Celsius) para licuarse. Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia puede haber encontrado una forma de fundir el metal precioso a temperatura ambiente.
Para aquellos que no tienen claro la física detrás del fenómeno de fusión, aquí hay un breve tutorial. Los sólidos, como sabrán, pueden mantener su tamaño y forma en condiciones constantes porque sus átomos o moléculas no tienen suficiente energía para separarse. Cuando se introduce una fuente externa de energía, excita las moléculas y hace que la estructura apretada se rompa, lo que les permite comenzar a moverse libremente. Esto resulta en un cambio de estado de sólido a líquido, o lo que llamamos fusión. Los investigadores en su mayoría usan calor, o en algunos casos presión, para desencadenar el cambio. Sin embargo, el equipo sueco logró lograr la hazaña utilizando una fuente de energía diferente: un campo eléctrico.
Para su estudio, el Dr. Ludvig de Knoop y su equipo colocaron una muestra de oro bajo un microscopio electrónico (EM). A diferencia de los microscopios ópticos que dependen de la luz visible, los EM utilizan un haz de electrones acelerados como fuente de iluminación, lo que los hace lo suficientemente potentes como para ver átomos individuales. Para investigar si el campo eléctrico tenía algún impacto en las moléculas del metal, los investigadores aumentaron gradualmente su intensidad mientras usaban el aumento más alto.
«Queríamos ver qué le pasa al oro cuando está bajo la influencia de un campo eléctrico extremadamente alto», dijo de Knoop a Newsweek. «Un efecto conocido al aplicar campos eléctricos tan altos sobre metales es que se evaporan, es decir, hierven del metal sólido.»
Al examinar los átomos en las grabaciones tomadas del EM, de Knoop notó algo muy inesperado: las capas superficiales de la muestra de oro se habían derretido, a pesar de que el experimento se había llevado a cabo a temperatura ambiente. El cambio se invirtió fácilmente simplemente apagando el campo eléctrico.
«No fue hasta más tarde, cuando analizamos los datos y las películas grabadas, que comprendimos que habíamos presenciado algo nuevo y espectacular», dijo de Knoop. «La gran sorpresa de nuestro trabajo fue que las pocas capas superficiales atómicas de oro más externas se fundieron antes de evaporarse.»
Los investigadores, que publicaron sus hallazgos en la revista Physics Review Materials el 22 de agosto de 2018, creen que el campo eléctrico causó que los átomos de oro se excitaran y perdieran su estructura, rompiendo el fuerte vínculo entre ellos. Sin embargo, de Knoop dijo: «Es importante tener en cuenta que solo las 2-3 capas atómicas más externas experimentan el campo eléctrico, más adentro del cono de oro, el campo eléctrico es cero y los átomos están ordenados y estructurados de la manera habitual. Esta es una diferencia importante en comparación con el oro fundido al aumentar la temperatura.»
Aunque la técnica necesita ser investigada más a fondo, el equipo cree que podría ayudar a revolucionar el campo de las ciencias de los materiales y tener numerosas aplicaciones en el desarrollo de nanodispositivos como sensores, catalizadores y transistores. «También podría haber oportunidades para nuevos conceptos de componentes sin contacto», dijo el profesor Eval Olsson, coautor del estudio.