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Un equipo de químicos de la universidad estadounidense de Stanford ha conseguido por primera vez sintetizar de manera estable una forma de oro que no se produce naturalmente en nuestro planeta. Las peculiares características de este compuesto lo hacen perfecto para fabricar nuevas fuentes de luz, componentes electrónicos o células solares más eficientes.

El oro ha sido uno de los elementos más preciados a lo largo de la historia de la humanidad. Su enorme valor se debe a su escasez, pero sobre todo a sus peculiares características; como su distintivo color amarillento y brillante, su maleabilidad, sus propiedades conductivas, su gran resistencia a la corrosión y su falta de toxicidad. Esto lo convierte en un elemento ideal para la fabricación de joyas o monedas, pero también para una gran cantidad de piezas de electrónica como las que se pueden encontrar en el telescopio espacial James Webb o en Moxie, un aparato que ya está produciendo oxígeno en la superficie de Marte.

Debido a la disposición de los electrones del oro (Au), sus átomos pierden de forma natural uno o tres electrones, convirtiéndose en Au1+ o Au3+ respectivamente. Pero la forma Au2+, que ha perdido dos electrones, no se produce naturalmente debido a su inestabilidad. Los investigadores han descubierto casualmente que perovskita de haluro es capaz de estabilizar esta versión del oro y aseguran que ahora podremos reproducirlo artificialmente y beneficiarnos de sus prometedoras propiedades.

"Fue una auténtica sorpresa que pudiéramos sintetizar un material estable con Au2+; al principio ni siquiera me lo creía", afirma Hemamala Karunadasa, profesora asociada de Química en la Facultad de Humanidades y Ciencias de Stanford y una de las autoras principales del estudio publicado en la revista Nature Chemistry. "La creación de esta perovskita de Au2+, la primera de su clase, es apasionante. Los átomos de oro de la perovskita guardan grandes similitudes con los átomos de cobre de los superconductores de alta temperatura y los átomos pesados con electrones no apareados, como el Au2+, muestran geniales efectos magnéticos que no se observan en átomos más ligeros".

Un descubrimiento fortuito

Linus Pauling, premio Nobel de Química en 1954 y el Premio Nobel de la Paz en 1962 ya trabajó con perovskitas de oro que contenían las formas comunes Au1+ y Au3+. Casualmente, el investigador estudió también más adelante en su carrera la estructura de la vitamina C, que sin él saberlo ha resultado ser uno de los ingredientes necesarios para producir una perovskita que estabilice al escurridizo Au2+.

Varias décadas más tarde del trabajo de Pauling, Kurt Lindquist, antiguo doctorando en la Universidad de Stanford (que ahora se encuentra realizando un postdoctorado en Princeton) y el otro autor principal del estudio, aseguró haberse topado con la nueva perovskita con Au2+ mientras trabajaba en otro proyecto centrado en semiconductores magnéticos para su uso en dispositivos electrónicos.

Lindquist mezcló una sal llamada cloruro de cesio y cloruro de Au3+ en agua y añadió ácido clorhídrico a la solución y un poco de vitamina C. Según el investigador, la reacción resultante hace que la vitamina C (un ácido) done un electrón (cargado negativamente) al Au3+ común formando Au2+. Sorprendentemente, el Au2+ no se estabiliza en esa solución líquida, pero sí se mantiene en la perovskita sólida.

"En el laboratorio, podemos fabricar este material con ingredientes muy sencillos en unos cinco minutos a temperatura ambiente", explica Lindquist. "Acabamos con un polvo de color verde muy oscuro, casi negro, y sorprendentemente pesado por el oro que contiene".

Un material muy prometedor

El siguiente paso fue estudiar las características de la perovskita con Au2+. Para ello, el equipo realizó numerosas pruebas como espectroscopia y difracción de rayos X para investigar cómo absorbe la luz y caracterizar su estructura cristalina.

El siguiente paso para los investigadores es seguir estudiando el comportamiento del nuevo material y perfeccionar su composición química. Lo que han observado por ahora es que los electrones saltan de Au2+ a Au3+ en la perovskita, lo que puede ser muy útil para aplicaciones que requieran magnetismo y conductividad.

“Una perovskita Au2+ sin precedentes podría abrir nuevos e intrigantes caminos", explica Lindquist. "Las perovskitas de haluro poseen propiedades realmente atractivas para muchas aplicaciones cotidianas, por lo que hemos estado buscando ampliar esta familia de materiales".