Почему золото никогда не тускнеет

Золото издавна ценилось за свой великолепный, долговечный блеск — золотые украшения сохраняют свое сияние на протяжении тысячелетий. Однако до сих пор было неясно, почему этот драгоценный металл остается таким устойчивым к потускнению.

Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, пришли к выводу, что золото, возможно, обладает секретной системой самозащиты, которая помогает ему противостоять окислению. Исследователи из Университета Тулэйн (США) обнаружили, что атомы на поверхности золота естественным образом перестраиваются в защитные структуры, которые блокируют реакцию кислорода с металлом, подавляя окисление в миллиард и даже в триллион раз.

Свое открытие ученые сделали с помощью компьютерного моделирования поведения атомов и электронов. Они изучили взаимодействие молекул кислорода с двумя распространенными типами поверхности золота.

Моделирование показало, что если бы атомы на поверхности не перестраивались, молекулы кислорода могли бы гораздо легче расщепляться и реагировать с золотом. Но атомная перестройка значительно ограничивает эти реакции.

По словам исследователей, эти реорганизованные поверхности снижают количество реакций с кислородом в миллиард-триллион раз. По сути, они создают защитный барьер на атомном уровне, который позволяет золоту оставаться блестящим практически неограниченно долго.

Помимо объяснения одной из самых узнаваемых характеристик золота, это открытие может помочь ученым разработать более эффективные катализаторы на основе этого металла для промышленного производства и технологий чистой энергии.

Золотые катализаторы, ускоряющие химические реакции, уже используют в нескольких промышленных процессах окисления. Например, золото-палладиевые катализаторы применяют при производстве винилацетата, ингредиента многих пластмасс и других продуктов. Ученые также рассчитывают использовать золотые катализаторы для удаления монооксида углерода из выхлопных газов автомобилей и производства пропиленоксида, еще одного широко используемого промышленного химического вещества.

Однако то же свойство, которое делает золото очень устойчивым к кислороду, снижает его эффективность в некоторых химических процессах и реакциях.

До сих пор усилия по улучшению золотых катализаторов в основном были сосредоточены на сочетании золота с другими металлами или использовании крошечных золотых наночастиц на оксидных поверхностях. Новые результаты предполагают, что может быть другой путь — каталитические свойства металла можно повысить, контролируя геометрию его поверхности и способ расположения его атомов, считают ученые.

Недавно был изобретен материал из золота толщиной в один атом: мы разбирались, чем хорош гольден и почему его было так трудно создать.