Моделювання пояснило, як перебудова поверхні золота блокує окиснення

Дослідники Тулейнського університету показали, що стійкість золота до потьмяніння пояснюється не лише слабкою хімічною взаємодією з киснем. На двох поширених типах поверхні атоми золота перебудовуються у конфігурації, які різко ускладнюють розщеплення молекул кисню та подальше окиснення. За розрахунками, така перебудова пригнічує реакцію у мільярд — трильйон разів. Результат опублікований у Physical Review Letters.

Чому поверхнева геометрія має значення

Команда використала комп’ютерне моделювання поведінки атомів і електронів на межі між золотом та киснем. У штучному сценарії без перебудови поверхні молекулам кисню було б значно легше розділятися й вступати в реакцію. Реальна атомна структура створює енергетичний бар’єр і фактично працює як захисний шар без додаткового покриття. Це пояснює, чому золоті предмети зберігають блиск протягом дуже тривалого часу.

Водночас та сама інертність обмежує ефективність золота як каталізатора в реакціях окиснення. Золоті й золото-паладієві каталізатори застосовують у хімічному виробництві, очищенні вихлопів і дослідженнях чистої енергетики. Автори пропонують новий напрям: керувати геометрією поверхні або заважати її захисній перебудові, щоб полегшити взаємодію з киснем. Робота не дає готового промислового каталізатора, але визначає конкретний атомний механізм, який можна цілеспрямовано змінювати у наступних експериментах.