Ученые выяснили, почему золото не тускнеет

Ранее считалось, что золото устойчиво к потускнению из-за слабого взаимодействия с кислородом. Однако новое исследование показало, что атомы на поверхности металла способны самостоятельно перестраиваться, формируя своеобразный защитный слой, который резко снижает вероятность окисления.

По словам авторов работы, такая атомная перестройка подавляет реакцию золота с кислородом в миллиард-триллион раз. Именно этот механизм создает барьер, благодаря которому золотые изделия могут десятилетиями и даже веками сохранять свой внешний вид.

Исследователи смоделировали поведение атомов и электронов на поверхности золота и изучили, как молекулы кислорода взаимодействуют с двумя наиболее распространенными типами золотых поверхностей. Выяснилось, что без этой перестройки кислород значительно легче вступал бы в реакцию с металлом.

— Люди в целом думали, что золото не тускнеет просто потому, что слабо взаимодействует с кислородом, — пояснил доцент кафедры химической инженерии Тулейнского университета Мэтью Монтемор. — Мы показали, что для двух наиболее распространенных типов поверхности золота атомы фактически перестраиваются таким образом, что делают золото значительно более устойчивым к окислению.

Ученые считают, что результаты исследования могут быть полезны не только для фундаментальной науки, но и для промышленности. Золотые катализаторы уже применяются в ряде химических процессов, включая производство винилацетата — компонента пластмасс, а также технологии очистки выхлопных газов от угарного газа и получения оксида пропилена.

Авторы работы полагают, что управление структурой поверхности золота может стать новым способом повышения эффективности катализаторов без добавления других металлов или использования наночастиц.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.