چرا طلا هرگز کدر نمی‌شود؟

طلا از دیرباز به خاطر درخشش درخشان و ماندگارش، ارزشمند بوده است. اکنون، محققان دانشگاه تولین دلیل مهمی را کشف کرده‌اند که چرا این فلز گرانبها در برابر کدر شدن بسیار مقاوم است. یافته‌های آنها نشان می‌دهد که دوام طلا تنها به شیمی آن بستگی ندارد. در عوض، چیدمان اتم‌ها روی سطح آن نقش مهمی ایفا می‌کنند.

طلا ممکن است یک سیستم دفاع شخصی مخفی داشته باشد که به آن در مقاومت در برابر کدر شدن کمک می‌کند. محققان کشف کردند که اتم‌های روی سطوح طلا خود را به صورت الگوهایی سازماندهی می‌کنند که مانع از واکنش اکسیژن با فلز می‌شوند و اکسیداسیون را تا یک تریلیون برابر سرکوب می‌کنند. این یافته، فراتر از توضیح اینکه چرا جواهرات طلا برای نسل‌ها درخشان می‌مانند، می‌تواند به دانشمندان در ایجاد کاتالیزورهای قوی‌تر مبتنی بر طلا برای تولید و انرژی پاک کمک کند.

یک مطالعه در Physical Review Letters نشان داد که اتم‌های روی سطوح طلا، به الگوهای محافظ تغییر شکل می‌دهند و واکنش اکسیژن با طلا را دشوار می‌کنند. این مطالعه توضیح می‌دهد که چرا اقلام طلایی، مانند جواهرات و سکه‌ها، می‌توانند برای مدت طولانی براق بمانند. علاوه بر این، این کشف می‌تواند به کاتالیزورهای مبتنی بر طلا برای صنایع و انرژی پاک اجازه استفاده دهد. متیو مونتمور خاطرنشان کرد که اتم‌های سطحی طلا دوباره مرتب می‌شوند و مقاومت آن را در برابر اکسیداسیون افزایش می‌دهند.

مونتمور و سانتو بیسواس از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری برای مطالعه‌ی چگونگی رفتار اتم‌ها و الکترون‌ها هنگام برهمکنش اکسیژن با سطوح طلا، استفاده کردند. یافته‌های آنها نشان داد که اگر اتم‌های سطح بازآرایی نشوند، مولکول‌های اکسیژن می‌توانند به راحتی تجزیه شده و واکنش نشان دهند. با این حال، وقتی اتم‌ها بازآرایی می‌شوند، واکنش‌ها به طور قابل توجهی کاهش می‌یابند و باعث می‌شوند طلا برای مدت طولانی براق بماند.

این تحقیق یک ویژگی کلیدی طلا را توضیح می دهد که می تواند تأثیر زیادی بر علم کاتالیزورها داشته باشد. کاتالیزورهای طلا که به تسریع واکنش‌های شیمیایی کمک می‌کنند، در حال حاضر در صنایع مختلف استفاده می‌شوند، اما مقاومت آن‌ها در برابر اکسیژن، کارایی آن‌ها را در برخی فرآیندها محدود می‌کند. به عنوان مثال، کاتالیزورهای طلا-پالادیوم برای ساخت وینیل استات، که برای پلاستیک مهم است، استفاده می شود. دانشمندان همچنین به دنبال کاتالیزورهای طلا برای کاهش انتشار کربن مونوکسید و تولید اکسید پروپیلن هستند. این مطالعه روش جدیدی را برای افزایش توانایی‌های کاتالیزوری طلا با مدیریت تغییرات سطحی پیشنهاد می‌کند.

تاکنون، تلاش‌ها برای بهبود کاتالیزورهای طلا عمدتاً بر ترکیب طلا با سایر فلزات یا استفاده از نانوذرات کوچک طلا روی سطوح اکسیدی، متمرکز بوده است.

یافته‌های جدید نشان می‌دهد که ممکن است مسیر دیگری پیش رو باشد. با کنترل هندسه سطح طلا و نحوه چیدمان اتم‌های آن، محققان ممکن است بتوانند عملکرد کاتالیزوری فلز را افزایش دهند و در عین حال درک عمیق‌تری از اینکه چرا طلا در طول تاریخ بدون لکه باقی مانده است، به دست آورند.

منبع:

Santu Biswas, Matthew M. Montemore. Role of Reconstruction in the Inertness of Gold toward Oxygen. Physical Review Letters, 2026; 136 (20) DOI: 10.1103/g3bc-t1qv.