Zlato tam prostě sedí. Jiskří. Ignoruje logiku.
Stříbrné skvrny. Měď se pokryje stejnou ošklivou zelenou patinou. Železo? Železo hnije v prach. Gold se odmítá zúčastnit tohoto svátku rozkladu. Věděli jsme co se děje – kov zůstal chemicky inertní, odmítal se spřátelit se vzdušným kyslíkem – ale proč se to stalo, zůstalo v černé skříňce. Až do dneška.
Ukázalo se, že je to otázka geometrie. A jak moc atomy nenávidí svůj život na povrchu.
Povrchové napětí
Zlato je snob.
Nereaguje. Ani s molekulami, ani se vzduchem. Pro klenotníky je to ráj. Náhrdelník vaší babičky vypadá stejně jako v den, kdy byl odlit. Pro chemiky je tato apatie bolestí hlavy. Zlato by mohlo být neuvěřitelným katalyzátorem pro širokou škálu reakcí. Je to prostě příliš tvrdohlavé. Příliš inertní. Aby zlato fungovalo, musíte ho s křikem a pláčem vytáhnout ze své komfortní zóny.
Zde přicházejí do hry Matthew Montemore a Santu Bisas z Tulane University. Zkoumali specifický fenomén zvaný „rekonstrukce“.
Uřízněte kousek zlata. Vytvořte svěží řez. Atomy na tomto novém povrchu jen tak nečinně sedí. Zpanikaří.
“Atomy nenávidí pobyt na povrchu natolik, že se úplně přeskupí,” říká Montemore.
Pohybují se. Obvykle ve tvaru šestiúhelníku. Jako plástev. Stejně jako struktura medu. Jakmile najdou tuto formu, zamknou se do ní. Je energeticky komfortní. Přestanou se pohybovat. Většina metalů si s takovým dramatem hlavu neláme. Vědci se domnívali, že právě tato líná úprava je důvodem, proč si zlato těžko pohrává s chemikáliemi.
Forma lenosti
Zapnuli tedy superpočítač.
Simulovali kvantové stavy. Sledovali, jak digitální atomy zlata tančí s digitálními molekulami kyslíku.
Zde je mechanismus: aby zlato zčernalo – to znamená, aby skutečně změnilo barvu nebo ztratilo lesk – musí na něj zasáhnout molekula kyslíku a rozdělit se na dvě části. Snadno?
vůbec ne.
Co když jsou atomy zlata uspořádány do vhodné hexagonální mřížky? Energetická bariéra pro rozklad kyslíku je obrovská. Příliš vysoká. Kyslík se jen odrazí. Zlato zůstává lesklé.
Překlopíme scénář. Uspořádejme atomy do obdélníku.
Pokles energie se stává výrazným. Dělení je možné. Oxidace se stává pravděpodobnou.
Výchozím nastavením jsou však šestiúhelníky. Zlato si vybírá pohodlí. Zůstává brilantní, protože jeho atomy se rozhodnou být líné spíše než reaktivní.
Santo Bisas poznamenává, že tento vztah – kde geometrie určuje oxidační stabilitu – byl do značné míry dosud neprozkoumán. Kdo by to byl řekl, že vás tvar zachrání před korozí?
Pochopení tohoto spojení může konečně odemknout potenciál zlata jako chemického dříče.
Zlato v řetězu?
Proč by vás měl zajímat lesklý kov?
Honglian Xing z Virginia Tech si myslí, že to otevírá dveře. Pokud víme, že rekonstrukce řídí reaktivitu zlata, můžeme tento proces násilně ovlivnit.
“Můžeme vyladit katalytické vlastnosti,” říká Xing.
Jak?
Elektřina.
Umístěte zlato na řetízek. Přiveďte napětí. Dopřejte těmto tvrdohlavým šestihranným atomům jemné šťouchnutí a přimějte je, aby se seřadily do obdélníků. Přimějte je k interakci. Je to druh digitálního origami. Pokud to bude fungovat, zlato se opět stane vážným hráčem v chemii, spíše než jen dekorativním výstřelkem.
Andrew Beale z University College London vidí slib, ale zůstává opatrný. Poukazuje na to, že to již bylo prokázáno u zlatých nanočástic – malých, zakřivených kuliček, které se chovají jinak než ploché plechy. Otázkou zůstává: vztahuje se superpočítačový model plochých šestiúhelníků na chaotickou realitu zakřivených nanočástic?
Beal říká, že pravděpodobně ano. Ale „pravděpodobně“ není experimentální důkaz.
Montemore ještě není hotové.
Kyslík byl jen na zahřátí. Nyní studují další molekuly. Ne čisté nugety, ale slitiny zlata.
Záhada šumivé mince mohla být vyřešena. Jaké je ale jeho praktické využití? Je stále ve výstavbě.
A upřímně? Tam se vždy najde to nejzajímavější.
V tomto kreativním zmatku.
