為什麼黃金永不變色終於得到解釋

研究發表於 體檢信他們發現某些金表面上的原子會自然地變成屏蔽圖案，使氧很難與金屬反應。

這種新發現的行為有助於解釋黃金首飾、硬幣和其他物體如何能夠在幾個世紀內保持光澤。它還可以幫助科學家開發用於工業製造和清潔能源技術的更高效的金基催化劑。

黃金的隱藏原子防禦

「人們普遍認為黃金不會變色，因為它不與氧氣相互作用，」杜蘭大學科學與工程學院化學工程副教授馬修·蒙特莫爾說。 “我們已經證明，對於兩種最常見的金表面類型，表面原子實際上會重新排列，從而使金更耐氧化。”

為了研究這個過程，蒙特莫爾和合著者桑圖·比斯瓦斯（杜蘭大學化學與生物分子工程系的博士後研究員）使用電腦模擬來模擬原子和電子的行為。他們研究了氧分子如何與兩種常見類型的金表面相互作用。

模擬顯示，如果表面原子不重新排列，氧分子會更容易分解並與金發生反應。相反，原子重組極大地限制了這些反應。

據研究人員稱，這些重新排列的表面將氧反應減少了一兆倍。事實上，它們創造了一個原子級的保護屏障，使黃金幾乎可以無限期地發光。

這項發現對黃金催化劑意味著什麼

除了解釋黃金最著名的特性之一之外，這項研究還可能對催化產生重要影響。

金催化劑可以加速化學反應，並已用於各種工業氧化過程。然而，黃金具有高度抗氧性，使其成為珠寶和電子產品的理想材料，但這種特性也降低了其在某些化學製造和能源相關反應中的有效性。

例如，金鈀催化劑用於生產醋酸乙烯酯，醋酸乙烯酯是許多塑膠和其他產品的重要成分。科學家正在尋找金催化劑來去除汽車廢氣中的一氧化碳和生產環氧丙烷（另一種廣泛使用的工業化學品）。

蒙特莫爾說：“如果你能誘使黃金分解氧氣，它就可以成為某些反應的非常有效的催化劑。” “我們的工作提出了一種新策略，通過阻止或逆轉這些表面重排來做到這一點。”

更好催化劑的新策略

迄今為止，改進金催化劑的努力主要集中在將金與其他金屬結合或在氧化物表面使用小型金奈米顆粒。

新的發現表明可能還有另一種方法。透過控制金表面的幾何形狀及其原子排列方式，研究人員將能夠提高金屬的催化性能，更深入地了解金在整個歷史中保持完好的原因。