1142
Науковці нарешті пояснили на атомному рівні, чому золото практично ніколи не тьмяніє й не іржавіє, зберігаючи свій блиск століттями. Дослідники з Тулейнського університету у США встановили, що причина криється в особливому щільному пакуванні атомів на поверхні металу. Роботу опубліковано в Physical Review Letters.
Корозія й потьмяніння металів починаються з окиснення — реакції, для якої молекула кисню має спершу розщепитися на два окремі атоми на поверхні. Саме цей крок, як з’ясувалося, для золота вкрай ускладнений. Дослідники Санту Бісвас та Метью Монтемор за допомогою комп’ютерного моделювання порівняли, як кисень взаємодіє з різними конфігураціями атомів на золотій поверхні.
Виявилося, що атоми на поверхні золота вибудовуються у щільно упаковану гексагональну, тобто шестикутну, структуру — так звану реконструйовану поверхню. Така конфігурація не дає молекулам кисню розщепитися, фактично блокуючи саму можливість початку окиснення. Натомість більш «пухкі» квадратні розташування атомів залишають відкритими реакційноздатні ділянки, де кисень уже може вступати в реакцію. Саме тому масивне золото стійке до корозії, тоді як золоті наночастинки з іншою геометрією поверхні здатні активно каталізувати реакції окиснення.
Це пояснення розв’язує давню суперечність: чому один і той самий метал в одній формі є хімічно інертним, а в іншій — навпаки, чудовим каталізатором. Ключ виявився не в самому елементі, а в тому, як саме упаковані його поверхневі атоми.
Практичне значення роботи виходить за межі задоволення давньої цікавості. Розуміння механізму дозволяє свідомо конструювати золоті каталізатори: створюючи поверхні з квадратною або прямокутною структурою, можна посилювати їхню каталітичну активність там, де це потрібно, зберігаючи при цьому корозійну стійкість там, де вона критична. Це відкриває шлях до ефективніших каталізаторів для хімічної промисловості та очищення довкілля, а також глибше пояснює, чому золото від давнини й донині залишається символом незмінності.
