Атомный секрет вечного блеска золота

20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла.

Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет ключевую роль в его стойкости к коррозии.

На реконструированных поверхностях, которые характерны для обычного массивного золота, атомы формируют чрезвычайно плотный гексагональный узор. В такой упаковке молекулам кислорода просто не хватает пространства, чтобы разделиться на отдельные атомы и запустить процесс окисления. Это создает надежный атомный барьер, который подавляет реакцию с кислородом в миллиарды-триллионы раз. Именно поэтому золото сохраняет свой блеск веками.

В отличие от этого, на нереконструированных поверхностях с более рыхлыми квадратными или прямоугольными узорами геометрия оставляет достаточно свободного места. Здесь диссоциация кислорода происходит значительно легче, и металл становится гораздо более реакционноспособным. Такое различие объясняет парадоксальное поведение золота: в объеме оно остается инертным, но его наночастицы проявляют высокую каталитическую активность, например, в реакции окисления угарного газа в углекислый.

Микроскопические частицы золота часто не успевают сформировать плотную шестиугольную защитную решетку, оставляя открытыми уязвимые квадратные зоны. Это делает их отличными катализаторами, хотя и снижает общую коррозионную стойкость. По словам исследователей, феноменальная устойчивость золота к окислению - это побочный эффект его стремления к максимальной атомной стабильности.

Открытие ученых из Тулейнского университета не только решает давнюю научную загадку, но и предлагает практические перспективы. Искусственное создание и стабилизация квадратных структур на поверхности золота позволит разработать высокоэффективные катализаторы, которые будут сочетать долговечность металла с мощной способностью активировать кислород без образования нежелательных побочных продуктов. Такие материалы могут найти применение в промышленной химии, экологии и энергетике.

Работа Санту Бисваса и Мэтью М. Монтемора демонстрирует, как современные вычислительные методы помогают раскрывать фундаментальные свойства материалов на атомном уровне. Это направление исследований продолжает активно развиваться и открывает новые горизонты для материаловедения.

<< Назад: Квантовый рубеж миниатюризации транзисторов 21.06.2026

>> Вперед: Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Снег земной и марсианский 31.12.2024 Марс, как и Земля, обладает снежными пейзажами, но в отличие от нашей планеты, снег на Красной планете состоит не из воды, а из углекислого газа. Космические аппараты, такие как Mars Express Европейского космического агентства и Mars Reconnaissance Orbiter НАСА, сделали удивительные снимки снежных марсианских пейзажей в 2022 году. Эти фотографии, сделанные в районе Южного полюса Марса - Australe Scopuli, показали мир, где снег имеет совершенно необычный состав. Марсианские снежные пейзажи - это не просто копия земных зим, а уникальный процесс, связанный с особенностями атмосферы и климата Красной планеты. На Марсе снег формируется из замороженного углекислого газа, что радикально отличает его от привычного нам земного снега, который состоит из воды. Ледяной слой на Южном полюсе Красной планеты имеет толщину до 8 метров и сохраняется круглогодично. Даже в летнее время температура в этом регионе не поднимается выше -125 °C, что объясняет постоянное присутствие льда и снега. Снимки, сделанные с орбитальных аппаратов, также показывают темные участки на поверхности. Это пыль, которая скрыта под слоем льда, а летом, когда солнечный свет нагревает марсианский лед, происходит его сублимация - переход из твердого состояния в газ. При этом внутри льда образуются газовые карманы, которые создают небольшие "извержения" в виде выбросов пыли. Эти пылевые выбросы поднимают частицы в атмосферу, а марсианский ветер затем переносит их по поверхности планеты, создавая причудливые узоры и рисунки. Снежные частицы углекислого газа, а также иний, покрывающий края пылевых дюн, защищают их от разрушения до того, как они растаяли. Эта уникальная динамика марсианского ландшафта интересна тем, что напоминает земные зимние пейзажи, но все эти процессы происходят именно летом на Марсе. Интересно, что на Марсе не существует настоящей зимы, как на Земле. Несмотря на то, что температура остается очень низкой в любое время года, сезонные изменения не приводят к образованию привычной нам зимы с таянием снега и ледяными сугробами. Вместо этого, особенность марсианского климата заключается в том, что снег и лед из углекислого газа остаются стабильными круглый год, при этом постоянно меняя свой вид из-за солнечного воздействия и перемещений пыли.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026