Химики из Тулейнского университета выяснили, почему золото практически не окисляется и способно сохранять свой блеск на протяжении тысячелетий. Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, показало, что причина устойчивости металла связана с особым расположением атомов на его поверхности. По словам ученых, плотная структура не оставляет кислороду пространства для запуска химической реакции.
Читайте: В Госдуме готовят новые запреты: что может измениться уже в ближайшее время
Золото давно считается самым химически устойчивым металлом. В отличие от железа или серебра, оно почти не покрывается оксидной пленкой и не тускнеет со временем. Авторы работы Санту Бисвас и Мэттью Монтемор решили изучить этот процесс с помощью компьютерного моделирования, проанализировав взаимодействие кислорода с различными наноскопическими поверхностями золота.
Во время исследования специалисты сравнили два варианта структуры поверхности металла. В первом случае атомы были выстроены в плотную гексагональную решетку, а во втором — располагались более свободно, формируя условно квадратную структуру. Разница между ними оказалась принципиальной для поведения кислорода.
На плотной поверхности молекулы кислорода практически не могли распадаться на отдельные атомы. Именно этот процесс считается необходимым условием для начала окисления. На более рыхлой поверхности разделение кислорода происходило значительно легче. По расчетам исследователей, скорость реакции в таких условиях возрастала в миллиарды и даже триллионы раз.
Ученые объяснили эффект нехваткой свободного пространства. На гексагональной поверхности молекуле кислорода сложно закрепиться и изменить структуру, необходимую для начала реакции. Более свободное расположение атомов, напротив, облегчает этот процесс и делает металл химически активнее.
Полученные данные также помогли исследователям объяснить феномен золотых наночастиц, которые способны эффективно работать в качестве катализаторов. Еще в 1980-х годах ученые заметили, что наночастицы золота неожиданно хорошо ускоряют химические реакции с участием кислорода, хотя массивное золото остается практически инертным.
Авторы работы считают, что результаты исследования могут быть полезны при разработке новых золотых катализаторов. По их мнению, создание поверхностей с более свободной структурой позволит сохранить устойчивость металла к коррозии и одновременно повысить его каталитические свойства. Исследователи отметили, что минимизация плотной реконструкции поверхности или стабилизация квадратоподобных структур может стать новой стратегией для активации кислорода и повышения эффективности золотых катализаторов.
Читайте также:
- Новые правила ЖКХ вступили в силу: россиянам грозит перерасчет платежей с 1 мая
- Новое исследование разрушило главный миф о силе любви и частоте секса
- Названо 5 законных способов реально увеличить пенсию в 2026 году
