راز درخشش همیشگی طلا و عدم زنگزدگی آن کشف شد
طلا فراتر از یک منبع ارزشمند و زیبا، بهعنوان یک کاتالیزور اساسی در مهندسی و نانوذرات عمل میکند و به طرز معجزهآسا به تسریع واکنشهای شیمیایی کمک مینماید. یافتههای جدید نشان میدهد که خواص ویژه طلا به ساختار اتمی آن و نحوه واکنش آن با اکسیژن مرتبط است.
کشف راز عجیب طلا
غزال زیاری: هزاران سال است که طلا در فرهنگهای مختلف بهعنوان یک ماده با ارزش شناخته شده است. این جذابیت به دلیل دو عامل اصلی یعنی کمیابی فیزیکی و مقاومت طلا در برابر زنگزدگی یا خوردگی است. به بیان دیگر، یک شیء طلایی که صدها سال پیش ساخته شده، امروز هم همان درخشندگی را حفظ کرده است.
توانایی طلا در حفظ ظاهر بینقص خود باعث شده تا بهعنوان «نجیبترین» فلز شناخته شود. محققان این ویژگی را به ترکیب شیمیایی خاص طلا نسبت میدهند؛ اما بررسیهای جدید نشان میدهد که اتمهای طلا برای جلوگیری از اکسیداسیون بهطور طبیعی خود را بازآرایی میکنند.
مقاومت در برابر اکسیداسیون؛ خوب یا بد؟
طلا در کنار زیبایی و ارزش خود، بهعنوان یک کاتالیزور در مهندسی و نانوذرات عملکرد مهمی دارد و بهسرعت در واکنشهای شیمیایی نقشی موثر ایفا میکند. اما این خاصیت مقاومت در برابر اکسیداسیون، که مانع کدر شدن یا زنگ زدن طلا میشود، میتواند محدودیتهایی نیز ایجاد کند. چرا که بسیاری از واکنشهای صنعتی به فلزاتی نیاز دارند که بتوانند موقتی اکسید شده و سپس احیا شوند.
مقاومت فوقالعاده طلا در برابر اکسیداسیون بهمعنای این است که این فلز تمایلی به فعالسازی مولکولهایی مثل اکسیژن ندارد که برای واکنشهای شیمیایی ضروری هستند. محققان به دنبال بهبود عملکرد طلا بهعنوان کاتالیزور بودهاند، اما تلاشها در این راستا موفقیت محدودی داشته است.
بازآرایی بهصورت طبیعی
محققان دانشگاه تولین در پژوهش جدید خود با استفاده از شبیهسازیهای کامپیوتری، نحوه تعامل مولکولهای اکسیژن با سطوح مختلف طلا را بررسی کردند. آنها دریافتند که برخی از سطوح طلا با بازآرایی طبیعی، الگوهای محافظی ایجاد میکنند که مانع از فعالسازی اکسیژن میشود.
متیو مونتهمور، یکی از محققان این پروژه، بیان کرد که تا پیش از این تصور میشد طلا به دلیل عدم واکنشپذیری با اکسیژن زنگ نمیزند. اما یافتههای آنها نشان میدهد که اتمهای سطحی طلا بهگونهای بازآرایی میشوند که از اکسیداسیون مؤثر جلوگیری میکند.
شبیهسازیها نشان دادند اگر طلا نتواند خود را بازآرایی کند، مولکولهای اکسیژن باید با واکنشپذیری بیشتری مواجه شوند. همچنین مشخص شد که این بازآرایی میتواند واکنشهای اکسیژن را بین یک میلیارد تا یک تریلیون بار کاهش دهد و در نهایت طلا را دستنخورده حفظ کند.
استفاده از طلا در حوزههای جدید
این یافتهها دریچههای جدیدی را برای استفاده بهینه از طلا در کاتالیزورهای پیشرفته باز خواهد کرد. در حال حاضر از کاتالیزورهای طلا-پالادیوم برای تولید وینیل استات، که بهعنوان یک بلوک سازنده پلاستیکها و مواد دیگر عمل میکند، استفاده میشود.
دانشمندان در حال بررسی روشهایی برای به کارگیری کاتالیزورهای طلا در پاکسازی مونوکسید کربن در اگزوز خودروها و تولید پروپیلن اکسید هستند. مونتهمور خاطرنشان کرد که اگر بتوان طلا را ترغیب به تجزیه اکسیژن کرد، میتواند به یک کاتالیزور بسیار مؤثر برای واکنشهای خاص تبدیل شود. این تحقیق همچنین یک راهکار جدید برای جلب توجه به بازآراییهای سطحی طلا ارائه میدهد.