چرا طلا هرگز سیاه نمی شود؟ کشف سپر محافظ اتمی در سطوح طلا

به گزارش سایت اخبار طلا و جواهر گلدنیوز؛ به نقل از «سای‌تک‌دیلی»، یافته‌های این تحقیق که در نشریه معتبر Physical Review Letters منتشر شده است، نه‌تنها پرده از راز درخشش همیشگی جواهرات طلا برمی‌دارد، بلکه مسیرهای تازه‌ای را برای توسعه کاتالیزورهای صنعتی و حوزه انرژی پیش روی دانشمندان قرار می‌دهد.

سازوکار دفاعی اتم‌ها؛ سدی در برابر اکسیداسیون

متیو مونتمور، دانشیار مهندسی شیمی در دانشگاه تولین و از محققان این پروژه، در تشریح یافته‌های تیم تحقیقاتی می‌گوید: «باور عمومی بر این بود که طلا به دلیل عدم برهم‌کنش قوی با اکسیژن، کدر نمی‌شود. اما نتایج ما نشان می‌دهد که در رایج‌ترین سطوح طلا، اتم‌های سطحی در واقع خود را به‌گونه‌ای بازآرایی می‌کنند که این فلز را در برابر فرایند اکسیداسیون بسیار مقاوم‌تر می‌کند.»

به عبارت دیگر، طلا یک فلز منفعل نیست؛ بلکه به شکلی فعال یک «سپر پنهان» در مقیاس اتمی تشکیل می‌دهد تا از واکنش شیمیایی که منجر به تغییر رنگ و فرسایش می‌شود، جلوگیری کند.

شبیه‌سازی رایانه‌ای؛ کاهش یک تریلیون برابری واکنش

تیم تحقیقاتی به سرپرستی مونتمور و با همکاری سانتو بیسواس، پژوهشگر پسادکتری این دانشگاه، از شبیه‌سازی‌های پیشرفته رایانه‌ای برای مشاهده رفتار اتم‌ها و الکترون‌ها در هنگام برخورد با مولکول‌های اکسیژن استفاده کردند.

نتایج این شبیه‌سازی‌ها حیرت‌انگیز بود؛ اگر اتم‌های سطح طلا دچار این تغییر آرایش نمی‌شدند، مولکول‌های اکسیژن به راحتی از هم جدا شده و با طلا واکنش نشان می‌دادند. اما با تشکیل این آرایش محافظتی، واکنش‌‌پذیری طلا با اکسیژن بین یک میلیارد تا یک تریلیون برابر کاهش می‌یابد. این سد اتمی دقیقاً همان چیزی است که به طلا اجازه می‌دهد پس از قرن‌ها مدفون بودن در خاک یا قرار گرفتن در معرض هوا، همچنان درخشان باقی بماند.

فرصتی نو برای صنایع پتروشیمی و انرژی

این کشف علمی، دریچه‌ای نو به سوی ارتقای کاتالیزورهای صنعتی گشوده است. کاتالیزورهای مبتنی بر طلا که هم‌اکنون در صنایعی نظیر تولید «وینیل استات» (ماده اولیه ساخت پلاستیک)، تولید پروپیلن اکسید و حذف مونوکسید کربن از اگزوز خودروها کاربرد دارند، اغلب با چالش «پایداری بیش از حد» مواجه هستند.

در واقع، همان مقاومتی که طلا را برای جواهرات ایده‌آل می‌کند، در فرایندهای کاتالیزوری که نیازمند واکنش با اکسیژن هستند، به عنوان یک مانع عمل می‌کند.

محققان دانشگاه تولین معتقدند با شناخت دقیق این هندسه سطحی، می‌توان راهبردهای جدیدی را طراحی کرد که با جلوگیری از این بازآرایی‌های محافظتی یا معکوس کردن آن‌ها، واکنش‌پذیری طلا را برای کاربردهای صنعتی هدفمند افزایش داد. این رویکرد، مسیری متفاوت از تلاش‌های گذشته (که عمدتاً بر ترکیب طلا با سایر فلزات تمرکز داشت) ارائه می‌دهد و می‌تواند تحولی در طراحی کاتالیزورهای آینده ایجاد کند.