Снимок наночастиц золота на просвечивающем электронном микроскопе. Источник: Fionán/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.
Химики из Университета Тулейна в США Санту Бисвас и Мэттью Монтемор выяснили, почему золото почти не подвержено окислению. Этот металл сохраняет блеск тысячелетиями, поскольку слабо вступает в реакции с кислородом и другими веществами. Такое свойство называют химической благородностью.
Расчеты показали, что ключевую роль играет расположение атомов на поверхности золота. В устойчивой структуре они образуют плотный шестиугольный рисунок, который не дает молекуле кислорода легко распасться на отдельные атомы. Именно такое расщепление необходимо для запуска окисления, сообщает первоисточник исследования.
Ученые сравнили поверхности с плотной шестиугольной структурой и более рыхлым рисунком, напоминающим квадрат. На плотно упакованной поверхности кислород практически не мог разделиться на атомы. На менее плотной поверхности этот процесс происходил значительно легче — в миллиарды и триллионы раз чаще.
Полученные данные могут объяснить особенности золотых наночастиц. В отличие от крупных образцов металла, они способны сохранять участки с менее плотным расположением атомов. Такие зоны активнее взаимодействуют с кислородом и могут участвовать в реакциях окисления.
Авторы считают, что результаты помогут создавать золотые катализаторы с нужным сочетанием устойчивости к коррозии и способности активировать кислород. Для этого можно уменьшать перестройку поверхности металла или стабилизировать на ней структуры, близкие к квадратным. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.