Златото отдавна се цени заради яркия си и дълготраен блясък и цената си, която върви стремглаво нагоре. Сега изследователи от университета „Тулейн“ в САЩ разкриха важна причина, поради която този благороден метал остава толкова устойчив на потъмняване. Изводите им показват, че дълготрайността на златото се определя не само от химичния му състав. Решаваща роля играе и разположението на атомите по повърхността му.

Изследването на учените показа, че атомите върху определени повърхности на златото по естествен начин се прегрупират в защитни структури, което изключително затруднява реакцията на кислорода с метала. Това наскоро открито поведение помага да се обясни защо златните бижута, монети и други предмети могат да запазват блясъка си в продължение на векове. То може също да помогне на учените да разработят по-ефективни катализатори на основата на злато за промишлено производство и технологии за чиста енергия.

„Обикновено се смяташе, че златото не потъмнява просто защото взаимодейства слабо с кислорода. Ние показваме, че при двата най-разпространени типа повърхности на златото повърхностните атоми всъщност се пренареждат по такъв начин, че правят златото много по-устойчиво на окисляване.“

каза Матю Монтемор, доцент в катедрата по химическо инженерство на Факултета по науки и инженерство към „Тулейн“

За да изследват този процес учените използваха компютърно моделиране, за да симулират поведението на атомите и електроните. Те проучиха как кислородните молекули взаимодействат с два широко разпространени типа златни повърхности. Моделирането показа, че ако повърхностните атоми не се пренареждаха, кислородните молекули биха могли много по-лесно да се разпадат и да влязат в реакция със златото. Вместо това атомното пренареждане ограничава драстично тези реакции. Според изследователите тези преструктурирани повърхности намаляват реакциите с кислород в размер на един милиард-трилион пъти. На практика те създават защитна бариера на атомно ниво, която позволява на златото да остава блестящо практически безкрайно дълго.

Какво означава това откритие за катализаторите на основата на злато

Освен че обяснява една от най-характерните свойства на златото, изследването може да има важни последствия за катализаторите на основата на злато. Катализаторите на основата на злато, които ускоряват химичните реакции вече се използват в няколко промишлени процеса на окисляване. Въпреки това, същото свойство, което прави златото изключително устойчиво на кислород, което го прави идеално за бижута и електроника също така намалява неговата ефективност при някои химически производства и енергийни реакции.

Например, катализатори от злато и паладий се използват за производството на винилацетат – важна съставка в много пластмаси и други продукти. Учените проучват също така златните катализатори за приложения като отстраняването на въглероден оксид от автомобилните отработени газове и производството на пропиленов оксид – още едно широко използвано промишлено химично вещество.

„Ако успеете да „измамите“ златото, като го накарате да дисоциира кислород, то може да се превърне в много ефективен катализатор за определени реакции.Нашата работа предлага нова стратегия за потенциално постигане на това чрез предотвратяване или обратно възстановяване на тези повърхностни преустройства.“

споделят учените Нова стратегия за по-добри катализатори

Досега усилията за подобряване на златните катализатори бяха насочени предимно към комбинирането на златото с други метали или към използването на миниатюрни златни наночастици върху оксидни повърхности. Новите резултати показват, че може да съществува и друг път. Чрез контролиране на геометрията на повърхността на златото и начина на разположение на неговите атоми изследователите може би ще успеят да повишат каталитичната ефективност на метала, като се опират на по-задълбочено разбиране за това защо златото е оставало непотъмняло през цялата история.