محققان دانشگاه Tulane University در پژوهشی جدید دریافتند: مقاومت طلا در برابر کدر شدن و اکسید شدن، تنها به ماهیت شیمیایی آن مربوط نمیشود، بلکه نحوه آرایش اتمهای سطح آن نیز نقشی کلیدی ایفا میکند.
به گزارش سیناپرس، این مطالعه که در مجله Physical Review Letters منتشر شده، نشان میدهد: اتمهای موجود روی برخی از سطوح رایج طلا بهطور طبیعی خود را در الگوهایی بازآرایی میکنند که مانند یک سپر محافظ عمل کرده و واکنش طلا با اکسیژن را بهشدت کاهش میدهند.
به گفته متیو مونتمور، دانشیار مهندسی شیمی این دانشگاه، تصور رایج این بوده است که طلا صرفاً به دلیل برهمکنش ضعیف با اکسیژن دچار زنگزدگی نمیشود، اما نتایج این تحقیق نشان میدهد دو نوع از متداولترین سطوح طلا با تغییر آرایش اتمی خود، مقاومت بسیار بیشتری در برابر اکسیداسیون پیدا میکنند.
پژوهشگران با استفاده از شبیهسازیهای رایانهای رفتار اتمها و الکترونها را هنگام برخورد مولکولهای اکسیژن با سطح طلا بررسی کردند. نتایج نشان داد اگر این بازآرایی اتمی رخ ندهد، مولکولهای اکسیژن بهراحتی شکسته شده و با طلا واکنش میدهند.
بر اساس یافتههای این مطالعه، بازآرایی سطحی میتواند سرعت واکنش طلا با اکسیژن را بین یک میلیارد تا یک تریلیون برابر کاهش دهد و به این ترتیب یک سد محافظ در مقیاس اتمی ایجاد کند که درخشش طلا را برای مدت بسیار طولانی حفظ میکند.
علاوه بر توضیح یکی از شناختهشدهترین ویژگیهای طلا، این کشف میتواند کاربردهای مهمی در توسعه کاتالیزورهای مبتنی بر طلا داشته باشد. امروزه از کاتالیزورهای طلا در برخی فرآیندهای صنعتی استفاده میشود، اما پایداری بالای این فلز در برابر فعالسازی اکسیژن، کارایی آن را در برخی واکنشهای شیمیایی محدود میکند.
محققان معتقدند: اگر بتوان از ایجاد این بازآراییهای سطحی جلوگیری کرد یا آنها را معکوس ساخت، طلا میتواند به کاتالیزوری بسیار مؤثرتر برای واکنشهای صنعتی و کاربردهای مرتبط با انرژی تبدیل شود. این یافته همچنین نشان میدهد که علاوه بر ترکیب طلا با فلزات دیگر یا استفاده از نانوذرات، مهندسی هندسه سطح طلا نیز میتواند راهکاری جدید برای افزایش فعالیت کاتالیزوری آن باشد.