Una nuova e stabile fase dell'oro con proprietà fisiche e ottiche diverse da quelle dell'oro convenzionale è stata sintetizzata dai ricercatori di A*STAR, e promette di essere utile per una vasta gamma di applicazioni, compresa la plasmonica e la catalisi.

Esistono molti materiali in una varietà di strutture cristalline, note come fasi o polimorfi. Queste diverse fasi hanno la stessa composizione chimica ma diverse strutture fisiche, che danno origine a proprietà diverse. Per esempio, due noti polimorfi del carbonio, grafite e diamante, disposti in modo diverso, hanno proprietà fisiche radicalmente diverse, pur essendo lo stesso elemento.

L'oro è stato utilizzato per molti scopi nel corso della storia, compresi gioielli, elettronica e catalisi. Fino ad ora è sempre stata prodotta in una fase ― una struttura cubica a facce centrate in cui gli atomi si trovano agli angoli e al centro di ciascuna faccia dei cubi costituenti.

Ora, Lin Wu e i colleghi dell'Istituto dell'A*STAR Institute of High Performance Computing hanno modellato le proprietà ottiche e plasmoniche dei nastri su nanoscala di una nuova fase dell'oro, la fase esagonale 4H (vedi immagine), prodotta e caratterizzata da collaboratori di altri istituti a Singapore, Cina e Stati Uniti. Il team ha sintetizzato i nanonastri della nuova fase semplicemente riscaldando l'idrato di cloruro d'oro (III) (HAuCl4) con una miscela di tre solventi organici e quindi centrifugando e lavando il prodotto. Questo ha dato un alto rendimento di circa il 60 per cento.

I ricercatori hanno anche prodotto fasi esagonali 4H dei metalli preziosi argento, platino e palladio facendoli crescere sopra la fase esagonale dell'oro 4H.

La fase cubica sembra identica se vista frontalmente, da un lato o dall'alto. In contrasto, la nuova fase esagonale 4H manca di questa simmetria cubica e quindi varia maggiormente con la direzione, una proprietà nota come anisotropia. Questa simmetria inferiore gli conferisce proprietà ottiche più variabili direzionalmente, che può renderlo utile per applicazioni plasmoniche. "La nostra scoperta non è solo di fondamentale interesse, ma fornisce anche una nuova strada per applicazioni non convenzionali di dispositivi plasmonici, "dice Wu.

Il team è desideroso di esplorare il potenziale della nuova fase. "Nel futuro, speriamo di sfruttare le proprietà anisotrope non convenzionali della nuova fase dell'oro e progettare nuovi dispositivi con prestazioni eccellenti non ottenibili con l'oro cubico a facce centrate convenzionale, " dice Wu. Il metodo di sintesi dà anche origine al potenziale per nuove strategie per il controllo della fase cristallina dei nanomateriali realizzati dai metalli nobili.