Nella sua forma più pura, l’oro richiede tipicamente temperature di 1.948 gradi Fahrenheit (1.064 gradi Celsius) per liquefare. Ora, un team di ricercatori della Chalmers University of Technology in Svezia potrebbe essersi imbattuto in un modo per fondere il metallo prezioso a temperatura ambiente.
Per coloro che non sono chiari sulla fisica dietro il fenomeno dello scioglimento, ecco un breve tutorial. I solidi, come forse sapete, possono mantenere dimensioni e forma in condizioni costanti perché i loro atomi, o molecole, non hanno abbastanza energia per separarsi. Quando viene introdotta una fonte esterna di energia, ottiene le molecole eccitate e provoca la rottura della struttura stretta, consentendo loro di iniziare a muoversi liberamente. Ciò si traduce in un cambiamento di stato da solido a liquido, o ciò a cui ci riferiamo come fusione. I ricercatori usano principalmente il calore, o in alcuni casi la pressione, per innescare il cambiamento. Tuttavia, il team svedese è riuscito a compiere l’impresa utilizzando una fonte di energia diversa: un campo elettrico.
Per il loro studio, il Dr. Ludvig de Knoop e il suo team hanno posizionato un campione d’oro sotto un microscopio elettronico (EM). A differenza dei microscopi ottici che dipendono dalla luce visibile, gli EM utilizzano un fascio di elettroni accelerati come fonte di illuminazione, rendendoli abbastanza potenti da vedere singoli atomi. Per indagare se il campo elettrico ha avuto alcun impatto sulle molecole del metallo, i ricercatori hanno gradualmente aumentato la sua intensità mentre utilizzavano il massimo ingrandimento.
“Volevamo vedere cosa succede all’oro quando è sotto l’influenza di un campo elettrico estremamente alto”, ha detto de Knoop a Newsweek. “Un effetto noto quando si applicano campi elettrici così elevati sui metalli è che evaporano, cioè si staccano dal metallo solido.”
Esaminando gli atomi nelle registrazioni prese dall’EM, de Knoop notò qualcosa di molto inaspettato: gli strati superficiali del campione d’oro si erano sciolti, anche se l’esperimento era stato condotto a temperatura ambiente. Il cambiamento è stato facilmente invertito semplicemente spegnendo il campo elettrico.
“Non è stato fino a più tardi, quando abbiamo analizzato i dati e i filmati registrati, che abbiamo capito che avevamo assistito a qualcosa di nuovo e spettacolare”, ha detto de Knoop. “La grande sorpresa del nostro lavoro è stata che i pochi strati superficiali atomici più esterni di oro si sono sciolti prima che evaporassero.”
I ricercatori, che hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista Physics Review Materials il 22 agosto 2018, ritengono che il campo elettrico abbia causato l’eccitazione degli atomi d’oro e la perdita della loro struttura, rompendo il forte legame tra loro. Tuttavia, de Knoop ha detto: “Iè] Importante notare che sono solo i 2-3 strati atomici più esterni che sperimentano il campo elettrico, più avanti nel cono d’oro il campo elettrico è zero e gli atomi sono ordinati e strutturati nel loro solito modo. Questa è una differenza importante rispetto alla fusione dell’oro aumentando la temperatura.”
Sebbene la tecnica debba essere ulteriormente studiata, il team ritiene che potrebbe aiutare a rivoluzionare il campo delle scienze dei materiali e avere numerose applicazioni nello sviluppo di nanodispositivi come sensori, catalizzatori e transistor. “Potrebbero esserci anche opportunità per nuovi concetti per componenti senza contatto”, ha affermato il coautore dello studio Professor Eval Olsson.