Uno de los grandes esfuerzos “científicos” de la Edad Media fue el estudio de crisopea, el proceso de convertir metales básicos como el plomo en oro. La mayoría de los practicantes estaban condenados al fracaso, pero un alquimista alemán llamado Sebalt Schwarzer hizo una contribución que ha resistido la prueba del tiempo.
En su tomo de 1585, Crisopoeia Schwaertzeriana, describe la síntesis del primer alto explosivo del mundo, una sustancia conocida como oro fulminante. Esta sustancia cristalina se convierte casi instantáneamente en una nube de humo violeta y rojo en una reacción que viaja a velocidades supersónicas. De ahí el alto explosivo (un explosivo bajo arde a velocidades subsónicas). El oro fulminante es relativamente fácil de hacer, pero muy inestable, y se detona con el oído o incluso con el tacto.
Esta inestabilidad ha dificultado su estudio. Su estructura cristalina no se conoce bien e incluso su fórmula química desafió el análisis hasta hace poco. Resulta que el oro fulminante no es una sustancia química específica sino una mezcla de compuestos poliméricos de oro, cloro y amoníaco.
Hay también otro enigma: la nube de humo que produce el oro fulminante al explotar. Nadie está muy seguro de por qué es morado o rojo. Los químicos modernos han asumido que el humo está compuesto en gran parte por nanopartículas de oro y se ha utilizado durante mucho tiempo para recubrir objetos con una hermosa pátina púrpura. Los químicos saben que las nanopartículas de oro pueden hacer lo mismo.
Pero esto no es más que una prueba circunstancial del oro. Lo que se necesita es una prueba científica clara de que hay oro en el humo.
Estándares de oro
Aquí entran en escena Jan Uszko y sus colegas de la Universidad de Bristol en el Reino Unido, quienes han reunido la primera evidencia concluyente de que la reacción es una explosión de oro. “Demostramos por primera vez que la explosión de oro fulminante crea nanopartículas de oro, cuyo tamaño oscila entre 10 y 300 nm”, afirman. Añaden que su descubrimiento puede ayudar a producir mejores nanopartículas en el futuro.
Primero, el equipo hizo varias muestras de oro fulminante y colocó sobre ellas una malla recubierta de carbono mientras las calentaba. Las explosiones resultantes depositaron partículas de humo sobre la malla.
Luego, el equipo escaneó la malla con un microscopio electrónico de transmisión y caracterizó las partículas que encontraron.
Resulta que la malla estaba cubierta de nanopartículas de entre 10 y 300 nm de diámetro. Las imágenes del microscopio electrónico revelaron que los planos cristalinos dentro de las nanopartículas tienen una separación de 0,24 nm, lo que concuerda con el oro.
Luego, el equipo comparó los patrones de difracción de electrones con los esperados teóricamente y con el oro y encontró una estrecha coincidencia. “Este trabajo es una prueba de la supuesta naturaleza de la nube producida por la detonación del oro fulminante”, concluyen.
La coloración púrpura y roja proviene de la forma en que los electrones en la superficie de las nanopartículas interactúan con la luz mediante un proceso llamado resonancia de plasmón. De hecho, otros científicos demostraron recientemente que la decoración de oro a veces puede desarrollar franjas moradas cuando se forman nanopartículas en su superficie, como en el Palacio de la Alhambra en Granada, España.
Todo lo que brilla…
El equipo de Bristol afirma que las nanopartículas producidas en la explosión tienen algunas características únicas. Las nanopartículas generalmente se forman como esferas, pero se deforman a medida que crecen más allá de unos pocos nanómetros de diámetro. Esto sucede mediante un proceso llamado maduración de Ostwald en el que las partículas pequeñas se disuelven y luego vuelven a crecer en partículas más grandes. Esto también reduce la variación de tamaño.
Pero las nanopartículas procedentes de la detonación explosiva del oro fulminante tienen una amplia gama de diámetros, que son esféricos hasta 300 nm de diámetro. Uszko y sus compañeros dicen que es casi seguro que esto se debe a que la velocidad de la detonación no permite que se produzca la maduración de Ostwald u otros procesos similares.
Nanoesferas tan grandes son inusuales y las explosiones sugieren un nuevo modo de fabricación. “De esta manera, se pueden crear nanopartículas de oro más grandes con una esfericidad que se observa más comúnmente en las primeras etapas de formación, cuando las nanopartículas son pequeñas”, afirman Uszko y compañía.
Es un trabajo interesante que resuelve un problema antiguo. ¡Schwartzer seguramente se sorprendería!
Ref: Crisopea explosiva : arxiv.org/abs/2310.15125