Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, раскрыло механизм. Ученые из Университета Тулэйн (США) с помощью компьютерного моделирования атомов и электронов изучили взаимодействие кислорода с поверхностью золота. Оказалось, что атомы на поверхности самопроизвольно перестраиваются, образуя защитные структуры. Это подавляет окисление — число реакций с кислородом снижается в миллиард-триллион раз.
Если бы перестройки не происходило, молекулы кислорода расщеплялись бы и реагировали с золотом гораздо легче. Атомная реорганизация создает барьер на наноуровне, обеспечивая вечный блеск металла.
Открытие не только объясняет известное свойство, но и может помочь в создании эффективных катализаторов на основе золота. Такие катализаторы уже используются в промышленности, например, золото-палладиевые — при синтезе винилацетата для пластмасс. Перспективны также очистка выхлопных газов от монооксида углерода и производство пропиленоксида.
Однако устойчивость к окислению мешает каталитической активности в некоторых химических процессах и реакциях. Ранее для улучшения свойств золото комбинировали с другими металлами или применяли наночастицы. Новые результаты указывают другой путь: контролируя геометрию поверхности и расположение атомов, можно повысить каталитическую эффективность.
Недавно был создан материал из золота толщиной в один атом — гольден. Об этом открытии и его особенностях рассказывается в статье чем хорош гольден и почему его было так трудно создать.