金は他の金属のように変色しません
モーリシャス画像 GmbH/Alamy
銀はくすんで、銅は緑色に変わり、鉄は錆びますが、金は常に光沢を保ちます。なぜそうなるのかは依然として謎のままだが、研究者らはついに貴金属がなぜ変化しにくいのか、そしてどのように変色するのかを解明したかもしれない。
金は化学的に不活性です。つまり、空気中の酸素など、周囲の分子と反応しません。これは宝飾品にとっては朗報だが、化学における金の有用性は制限されることになる。研究者らは、不活性状態から救い出すことができれば、金は有用な触媒になる可能性があると考えている。
ルイジアナ州チューレーン大学のマシュー・モンモアとサント・ビスバスは、金片が切断されて新しい表面が形成されるときに起こる修復と呼ばれる現象を研究しました。
「原子は表面に出ることを非常に嫌うので、完全に再配置してしまいます」とモンモア氏は言う。多くの場合、それらは六角形の繰り返しに似たパターンに再配置されますが、この配置ではエネルギーが低いため、それ以上混合しません。金属間では回復は一般的ではないため、研究者らはそれが金の慣性に寄与しているのではないかと考えた。
彼らはスーパーコンピューターを使用して、再構成中に発生する可能性のあるいくつかの異なる配置の原子の量子状態をシミュレートし、酸素との相互作用を分析しました。修復された金の表面がその光沢をいくらか失うには、まず酸素分子が衝突時に 2 つに分裂する必要があります。研究者らのシミュレーションでは、このような分裂には六角形のパターンの原子に多量のエネルギーが必要であり、染色の可能性は非常に低いが、原子の配置が長方形の場合にははるかに少ないエネルギーが必要であることが判明した。
六角形のパターンがより一般的であるため、ゴールドは輝きを保つ傾向があります。ビスワス氏は、原子の形状、再構成、酸化の間のこのような関係は、これまで考慮されたことがなかったと述べています。
バージニア工科大学のホンリャン・シン氏は、今それを理解することで、研究者が金を触媒としてより有用なものにするのに役立つ可能性があると語る。 「興味深いのは、表面の再構築を制御することで金の触媒作用を調整できる可能性があることです」と彼は言う。モンモア氏は、原子を酸素に対して不活性度の低い長方形のパターンに押し込むなどの再配置を制御する方法の 1 つは、電気回路に金片を置き、電圧を印加することによって可能であると述べています。
」[This work] 彼は、これまで考えられなかったようなことを私たちに教えてくれます。ロンドン大学ユニバーシティ・カレッジのアンドリュー・ビール氏は、金を触媒として使用するというアイデアは、貴金属のナノサイズの粒子を使用することで、すでに実証されていると述べた。この新しい方法で金を有用にするプロジェクトは非常に現実的だが、チームの分析を丸い物体と湾曲した物体のどの表面にどのように結び付けるかについては疑問が残っているとビール氏は言う。
次に研究者らは、純金に加えて金合金だけでなく、酸素以外の分子との反応にも分析を拡大したいと考えている。
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