Grupos independientes de 20 átomos de oro toman la forma de una pirámide, en contraste con la mayoría de los elementos, que se organizan formando capas alrededor de un átomo central.
El hallazgo, obtenido con tecnología de microscopio de túnel de barrido, ha sido publicado por un equipo de investigadores dirigido por KU Leuven en Science Advances.
Los grupos atómicos compuestos de unos pocos átomos tienden a ser esféricos. Por lo general, están organizados en capas de átomos alrededor de un átomo central. Este es el caso para muchos elementos, pero no para el oro, como resulta.
Los experimentos y los cálculos avanzados han demostrado que los grupos independientes de 20 átomos de oro adquieren una forma piramidal. Tienen un plano de tierra triangular compuesto por 10 átomos cuidadosamente ordenados, con triángulos adicionales de seis y tres átomos, coronados por un solo átomo.
Primera imagen
La notable estructura tetraédrica ha sido fotografiada por primera vez con un microscopio de túnel de barrido. Este microscopio de alta tecnología puede visualizar átomos individuales. Funciona a temperaturas extremadamente bajas (269 grados bajo cero) y utiliza un túnel cuántico de una corriente eléctrica desde una punta metálica de escaneo afilado a través del grupo y hacia el soporte. La tunelización cuántica es un proceso donde la corriente eléctrica fluye entre dos conductores sin ningún contacto físico entre ellos.
Los investigadores utilizaron plasmas intensos en una compleja configuración de cámara de vacío para pulverizar átomos de oro de una pieza macroscópica de oro. “Parte de los átomos pulverizados crecen juntos en pequeñas partículas de unas pocas a unas pocas decenas de átomos, debido a un proceso comparable con la condensación de moléculas de agua en gotitas”, dice Zhe Li, el autor principal del artículo, actualmente en el Instituto de Tecnología de Harbin, Shenzhen.
“Seleccionamos un haz de racimos que consta de exactamente veinte átomos de oro. Aterrizamos estas especies con una de las facetas triangulares en un sustrato cubierto con una capa muy delgada de sal de cocina (NaCl), precisamente tres capas de átomos de espesor”.
El estudio también reveló la peculiar estructura electrónica de la pequeña pirámide de oro. Al igual que los átomos de gases nobles o las moléculas aromáticas, el grupo solo tiene orbitales de electrones completamente llenos, lo que los hace mucho menos reactivos que los grupos con uno o unos pocos átomos más o menos.
Se sabe que las agrupaciones de oro que varían de unos pocos a varias docenas de átomos de tamaño poseen propiedades notables.
El nuevo descubrimiento ayuda a los científicos a evaluar el rendimiento catalítico y óptico de estos grupos, lo cual es relevante para diseñar dispositivos ópticos y catalizadores basados en grupos. Las aplicaciones recientes de los clústeres incluyen la utilización en celdas de combustible y la captura de carbono.
Fuente: europapress.es