Ученые предложили новое объяснение тому, почему золото веками сохраняет блеск и почти не тускнеет на воздухе. Как пишет New Scientist, исследователи из Тулейнского университета связали устойчивость металла к окислению с тем, как атомы перестраиваются на его поверхности.
Почему золото не тускнеет? Ученые разгадали тайну благородного металла и наделили его новыми свойствами
Ученым удалось «изменить» золото, сделав его по-настоящему полезным.
Unsplash
Это необычное свойство сделало золото очень удобным материалом в ювелирном деле (неудивительно) и в современной электронике, но вместе с тем серьезно ограничивает применение благородного металла в химической промышленности. В частности, золото могло бы быть более эффективным катализатором в реакциях окисления, если бы ученые научились управлять его пассивностью.
Мэттью Монтемор и Санту Бисвас из Тулейнского университета изучили реконструкцию поверхности золота — процесс, при котором атомы меняют свое расположение после появления новой поверхности, например при разрезании металла. По словам Монтемора, для двух распространенных типов поверхности золота атомы перестраиваются так, что металл становится значительно устойчивее к реакции с кислородом.
Исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы проследить, как молекулы кислорода взаимодействуют с разными вариантами атомной структуры золота. Чтобы металл начал окисляться, молекула кислорода должна сначала разделиться на два атома, которые затем могут связаться с поверхностью. Расчеты показали: когда атомы золота образуют перестроенную гексагональную структуру, расщепить кислород намного сложнее. А вот квадратное или прямоугольное расположение атомов делает этот процесс гораздо более вероятным.
По оценке авторов, такая перестройка поверхности может замедлять окисление золота в миллиард — триллион раз. Без нее кислород мог бы реагировать с металлом гораздо быстрее, вплоть до секунд.
Авторы считают, что открытие может быть полезно не столько для того, чтобы «испортить» золото, сколько для разработки новых катализаторов. Если научиться предотвращать или обращать вспять такую перестройку поверхности, золото сможет активнее расщеплять кислород и участвовать в промышленных реакциях. Среди возможных направлений — катализаторы для окислительных процессов, включая очистку угарного газа и производство важных химических соединений.
Но опасаться повышения цен на золото еще рано. Пока речь идет лишь о теории, а не практическом применении новой технологии. К тому же, рыночная стоимость золота сейчас итак очень высока. Есть вероятность, что бизнес просто откажется от благородного металла для таких целей, потому что это будет неоправданно дорого.