3 دقیقه
اگر یک سکه رومی را از دل خاک بیرون بیاورید، شاید هنوز زیر نور بدرخشد. همین جلای سرسختانه قرنها ذهن انسان را درگیر کرده است. پژوهش تازهای از دانشگاه تولین اکنون نشان میدهد که ماندگاری طلا فقط به واکنشپذیری شیمیایی پایین آن مربوط نیست؛ راز مهمتر در نوعی جابهجایی میکروسکوپی اتمها روی سطح این فلز نهفته است.
پژوهشگران با استفاده از شبیهسازیهای رایانهای دقیق، بررسی کردند که مولکولهای اکسیژن چگونه با دو نوع رایج از سطوح طلا برهمکنش دارند. یافته آنها شگفتانگیز بود: اتمهای سطحی ثابت نمیمانند. آنها به آرایشهای تازهای میلغزند که مانند یک سد نانومقیاس عمل میکند و مانع از شکستن مولکول اکسیژن و چسبیدن آن به فلز میشود.
وقتی اتمهای سطحی بازآرایی میشوند، اکسیداسیون بین یک میلیارد تا یک تریلیون برابر کاهش مییابد.
اهمیت این جمله را باید جدی گرفت. بدون این جابهجایی اتمی، اکسیژن بسیار آسانتر تجزیه میشد و به سطح طلا پیوند میخورد. اما با وقوع این بازآرایی، واکنشها تا مرز سکون کند میشوند. این اثر یک ویژگی عجیب شیمیایی نیست، بلکه پدیدهای ساختاری است؛ الگوهایی در مقیاس اتمی که مسیرهای لازم برای اکسید شدن طلا را مسدود میکنند. همین موضوع توضیح میدهد چرا زیورآلات، سکهها و برخی قطعات الکترونیکی میتوانند قرنها بدون کدر شدن باقی بمانند.
با این حال، ماجرا یک نکته پیچیده هم دارد. همان بیمیلی به واکنش که طلا را زیبا و درخشان نگه میدارد، در نقشهای کاتالیستی که به فعالسازی اکسیژن نیاز دارند، آن را سرسخت و کماثر میکند. کاتالیستهای حاوی طلا در فرایندهای صنعتی اکسیداسیون به کار میروند و ترکیبهای طلا و پالادیوم به تولید وینیل استات کمک میکنند؛ مادهای پیشساز برای بسیاری از پلاستیکها. پژوهشگران همچنین به کاربرد طلا در پاکسازی گازهای خروجی یا تولید پروپیلن اکسید چشم دوختهاند. اما اگر طلا از شکستن مولکول اکسیژن خودداری کند، کارایی آن در این واکنشها محدود میشود.
پس راهحل چیست؟ تیم دانشگاه تولین زاویه دید تازهای پیشنهاد میکند: به جای تمرکز صرف بر آلیاژسازی طلا یا نشاندن نانوذرات آن روی اکسیدها، شیمیدانان میتوانند خود هندسه سطح را طراحی کنند تا آرایشهای اتمی متفاوتی شکل بگیرد، یا از تشکیل آرایشهای محافظ جلوگیری شود. به بیان دیگر، باید اتمها را به گونهای هدایت کرد که طلا همان واکنشپذیری مطلوب را پیدا کند و در عین حال ویژگیهای ارزشمند خود را حفظ کند.
از ویترین موزهها تا محفظههای راکتور، این کشف نگاه ما را به فلزی که مدتها از نظر شیمیایی گوشهگیر تصور میشد، تغییر میدهد. چالش بعدی کاربردی است: آیا مهندسان میتوانند حرکت اتمها را آنقدر دقیق سامان دهند که طلا هم زیوری ماندگار باشد و هم کاتالیستی پرتلاش و کارآمد؟
منبع: scitechdaily
نظرات
پرهام
این خیلی جالبه ولی شک دارم؛ شبیهسازی همه حالات واقعی رو نشون میده؟ تو عمل ممکنه شرایط دیگه باشه، یا فقط روی سطوح مینیاتوری و ایدهآل؟
اتمویو
وااای، یعنی طلا واقعاً با لغزش اتمها خودش رو محافظت میکنه؟ عجیبه و کمی شاعرانه! ولی آیا میشه این حرکت رو مهندسی کرد تا هم زیور بمونه هم کاتالیزور؟
ارسال نظر