Auksas yra chemiškai inertiškas – o tai reiškia, kad jis nereaguoja su aplinkos molekulėmis, pavyzdžiui, ore esančiu deguonimi. Tai puiki žinia juvelyrikai, tačiau riboja aukso naudingumą chemijoje, kur mokslininkai mano, kad jis galėtų būti naudingas katalizatorius – jeigu tik pavyktų jį išvesti iš inertiškumo.
Matthew Montemore’as ir Santu Biswasas iš Tulanės universiteto JAV tyrė reiškinį, vadinamą rekonstrukcija, kuris įvyksta, kai aukso gabalas yra supjaustomas, sukuriant naują paviršių.
„Atomai taip nemėgsta būti paviršiuje, kad visiškai persitvarko“, – pasakoja M. Montemore’as. Dažnai jie persitvarko į modelį, primenantį pasikartojančius šešiakampius – ir toliau nebesikeičia, nes šioje konfigūracijoje jų energija yra maža. Rekonstrukcija nėra įprasta tarp metalų, todėl mokslininkai susidomėjo, ar ji prisideda prie aukso inertiškumo.
Susiję straipsniai
Jie pasitelkė superkompiuterį, kad imituotų atomų kvantines būsenas keletame skirtingų pertvarkymų, kurie gali įvykti rekonstrukcijos metu, ir išanalizuotų jų sąveiką su deguonimi. Kad rekonstruotas aukso paviršius prarastų dalį savo blizgesio, deguonies molekulė, atsitrenkusi į jį, pirmiausia turėtų suskilti į dvi dalis. Mokslininkų modeliai parodė, kad tokiam suskaidymui reikia daug energijos, kai atomai išsidėstę šešiakampiu modeliu, todėl blukimas yra labai mažai tikėtinas – tačiau energijos reikia žymiai mažiau, kai atomai išsidėstę stačiakampiu modeliu.
Kadangi šešiakampis modelis yra labiau paplitęs, auksas paprastai išlieka blizgus. S. Biswasas teigia, kad šis ryšys tarp atomų geometrijos, pertvarkymo ir oksidacijos anksčiau niekada nebuvo nagrinėtas.
Dabar tai supratus, mokslininkai galėtų padaryti auksą naudingesnį kaip katalizatorių, sako Hongliang Xin iš Virdžinijos technologijos universiteto (JAV). „Įdomiausia išvada yra ta, kad aukso katalizinį elgesį galima reguliuoti kontroliuojant paviršiaus pertvarkymą“, – sako jis. M. Montemore’as teigia, kad vienas iš būdų kontroliuoti pertvarkymą – pavyzdžiui, stumti atomus į stačiakampius modelius, kurie yra mažiau inertiški deguoniui – galėtų būti aukso gabalėlio įdėjimas į elektrinę grandinę ir įtampos pritaikymas.
„[Šis darbas] mums atskleidžia tai, į ką galbūt anksčiau nebuvo atsižvelgta. Eksperimentuotojams čia tikrai yra ką ištirti“, – sako Londono universiteto koledžo atstovas Andrew Beale’as. Jis teigia, kad idėja naudoti auksą kaip katalizatorių tam tikrose reakcijose jau buvo patvirtinta, naudojant šio tauriojo metalo nanodydžio daleles. Taigi, projektas, kuriuo siekiama auksą panaudoti šiuo nauju būdu, yra gana realistiškas, tačiau lieka klausimų, kaip komandos analizę galima susieti su tokiais objektais kaip minėtos nanodalelės, kurios paprastai turi išlenktus paviršius, sako A. Beale’as.
Ateityje mokslininkai nori išplėsti savo analizę ir ištirti reakcijas su kitomis molekulėmis, ne tik su deguonimi – o taip pat su aukso lydiniais, o ne tik su grynu auksu.
Tyrimas publikuotas žurnale „Physical Review Letters“. Parengta pagal „New Scientist“.