Наконец-то раскрыт главный секрет золота: почему оно никогда не теряет блеск
Золото всегда ценилось за его способность сохранять идеальный блеск на протяжении веков, несмотря на воздействие времени и окружающей среды. Недавно ученые наконец выяснили, что секрет долговечности этого металла кроется не только в его инертной природе, но и в способности создавать невидимую защиту непосредственно на уровне атомов.
Как атомы золота создают невидимую броню?
На протяжении многих поколений человечество считало, что золото сохраняет свой блеск исключительно благодаря своей низкой химической активности. Однако новое исследование, проведенное специалистами Тулейнского университета, предлагает гораздо более глубокое объяснение. Результаты научной работы, опубликованные в авторитетном журнале Physical Review Letters, доказывают, что атомы на поверхности золота способны к самоорганизации. Они перегруппировываются в особые структуры, которые буквально блокируют любые попытки кислорода вступить в реакцию, пишет издание SciTechDaily.
Смотрите также Энергетический прорыв: новый материал преобразует обычный солнечный свет в ультрафиолет
Раньше считалось, что золото не тускнеет просто потому, что оно не вступает в сильное взаимодействие с кислородом,
– прокомментировал доцент кафедры химической инженерии Школы естественных наук и инженерии Тулейнского университета Мэттью Монтемор.
Исследовательская группа, в состав которой также вошел научный сотрудник Санту Бисвас, использовала сверхмощное компьютерное моделирование. Ученые подробно изучили поведение атомов и электронов в моменты, когда молекулы кислорода соприкасаются с двумя наиболее распространенными типами поверхностных структур золота.
Моделирование показало удивительную картину: если бы атомы на поверхности не меняли своего положения, молекулы кислорода гораздо легче расщеплялись бы и вступали в реакцию с металлом.
Благодаря такой атомной перестройке интенсивность реакций с кислородом снижается в диапазоне от миллиарда до триллиона раз. Фактически, золото создает вокруг себя динамический щит на микроскопическом уровне.
Именно этот механизм позволяет золотым украшениям и артефактам сохранять свой первозданный вид на протяжении сотен и даже тысяч лет, оставаясь устойчивыми к окислению.
Несмотря на то, что такая устойчивость идеально подходит для ювелирного дела или электроники, она создает определенные трудности в других отраслях. В современной химической промышленности золото часто используют в качестве катализатора – вещества, ускоряющего реакции. Однако из-за своей природной "закрытости" и нежелания расщеплять молекулы кислорода золото иногда работает менее эффективно, чем могло бы.
На сегодняшний день катализаторы на основе золота в сочетании с палладием уже применяются для производства винилацетата. Это соединение имеет решающее значение для изготовления многих видов пластика и синтетических материалов.
Кроме того, ученые исследуют потенциал золотых катализаторов в системах очистки автомобильных выхлопов от угарного газа, а также в производстве оксида пропилена – важного промышленного химиката.
Если удастся заставить золото расщеплять кислород, оно действительно может стать очень эффективным катализатором для определенных реакций,
– добавил Мэттью Монтемор.
Ранее исследователи пытались повысить эффективность таких процессов, смешивая золото с другими металлами или размещая микроскопические наночастицы золота на оксидных поверхностях. Новое открытие предлагает принципиально иной путь: изменение самой геометрии золотого покрытия.
Если ученым удастся научиться контролировать или отменять процессы атомной перестройки на поверхности, это откроет путь к созданию сверхпроизводительных топливных элементов и инновационных методов промышленного синтеза.