Золото на протяжении веков остаётся одним из самых ценных металлов, в том числе благодаря своей способности сохранять блеск на протяжении десятилетий и даже столетий. Раньше считалось, что причина такой устойчивости кроется в слабой химической реакции золота с кислородом. Однако новое исследование, проведённое учёными из Тулейнского университета в США, показало, что дело не только в химии. Секрет кроется также в особенностях поведения самого металла.

Группа учёных под руководством Мэттью Монтемора, доцента кафедры химической инженерии, провела компьютерное моделирование, чтобы лучше понять, как ведут себя атомы и электроны при взаимодействии молекул кислорода с поверхностью золота. Исследователи сосредоточились на двух наиболее часто встречающихся типах поверхности благородного металла.

Результаты исследования оказались весьма интересными: атомы на поверхности могут образовывать особые структуры, которые значительно уменьшают вероятность химической реакции с кислородом.

По мнению учёных, если бы не происходило спонтанной перестройки, то окисление золота протекало бы гораздо быстрее. Однако благодаря сформировавшимся атомным структурам скорость реакции с кислородом снижается в миллиарды и триллионы раз. Фактически на поверхности металла образуется невидимый барьер, который защищает его от окисления и позволяет сохранять характерный блеск на протяжении многих веков.

Открытие не просто позволяет по-новому взглянуть на знаменитую инертность золота — оно также открывает новые перспективы для практического использования этого металла. Золотые катализаторы уже применяются в некоторых производственных процессах, например, при производстве винилацетата. Кроме того, они активно исследуются для очистки выхлопных газов от угарного газа и синтеза пропиленоксида. Однако до недавнего времени их эффективность была ограничена именно из-за устойчивости золота к расщеплению кислорода.

В настоящее время у учёных появился принципиально новый подход к контролю над характеристиками золота. Вместо того чтобы добавлять другие металлы или создавать наночастицы, можно воздействовать непосредственно на структуру поверхности.

Управляя перестройкой атомов, предотвращая или, наоборот, стимулируя её, исследователи смогут «настраивать» химическую активность золота. Это позволит создавать более эффективные катализаторы и откроет новые перспективы в области промышленной химии и энергетики.