L’or reste là. Scintillant. Défier la logique.
L’argent s’émousse. Le cuivre donne cette vilaine patine verte. Fer? Le fer rouille jusqu’à tomber dans l’oubli. Gold refuse de participer à la fête de la décadence. Nous savions ce qui se passait – le métal restait chimiquement inerte, refusant de jouer avec l’oxygène de l’air – mais le pourquoi a toujours été une boîte noire. Jusqu’à maintenant.
Il s’avère que c’est une question de géométrie. Et les atomes détestent vivre à la surface.
Tension superficielle
L’or est un snob.
Il ne réagit pas. Ni avec des molécules, ni avec de l’air. Pour les créateurs de bijoux, c’est le paradis. Le collier de votre grand-mère est identique à celui du jour où il a été coulé. Mais pour les chimistes, cette apathie est une nuisance. L’or pourrait être un incroyable catalyseur de diverses réactions. C’est tout simplement trop têtu. Trop inerte. Pour que l’or fasse son travail, vous devez le faire sortir de sa zone de confort en donnant des coups de pied et en hurlant.
Entrez Matthew Montemore et Santu Bisas de l’Université de Tulane. Ils étudiaient une bizarrerie spécifique appelée « reconstruction ».
Coupez une pièce d’or. Créez un nouveau bord. Les atomes sur cette nouvelle surface ne se contentent pas de traîner. Ils paniquent.
“Les atomes détestent tellement être à la surface qu’ils se réorganisent complètement”, explique Montemore.
Ils se déplacent. Généralement en hexagones. Comme la cire d’abeille. Structures en nid d’abeille. Une fois qu’ils ont trouvé cette forme, ils s’y verrouillent. C’est énergétiquement confortable. Ils arrêtent de bouger. La plupart des métaux ne se soucient pas de ce drame. Les chercheurs soupçonnaient que ce réarrangement paresseux était la raison pour laquelle l’or est difficile à obtenir avec les produits chimiques.
La forme de la paresse
Alors ils ont démarré un superordinateur.
Ils ont simulé des états quantiques. Ils ont regardé des atomes d’or numériques danser avec des molécules d’oxygène numériques.
Voici le mécanisme : pour que l’or ternisse – pour changer de couleur ou perdre son éclat – une molécule d’oxygène doit le frapper et se diviser en deux. Facile?
À peine.
Si les atomes d’or étaient disposés selon ce motif hexagonal confortable ? La barrière énergétique permettant à l’oxygène de se diviser est énorme. Trop haut. Ça rebondit. L’or reste brillant.
Retournez le script. Disposez les atomes dans un rectangle.
La baisse d’énergie est importante. Le fractionnement devient réalisable. Le ternissement devient possible.
Les hexagones sont cependant la valeur par défaut. L’or choisit le confort. Il reste brillant car ses atomes préfèrent être paresseux plutôt que réactifs.
Santu Biswas note que ce lien – la géométrie dictant la résistance à l’oxydation – n’a jamais été vraiment examiné auparavant. Qui aurait cru que cette forme pourrait vous sauver de la corrosion ?
Comprendre ce lien pourrait enfin libérer le potentiel de l’or en tant que bête de somme chimique.
Câblé en or ?
Pourquoi devriez-vous vous soucier du métal brillant ?
Hongliang Xin de Virginia Tech pense que cela ouvre une porte. Si nous savons que la reconstruction contrôle la réactivité de l’or, nous pouvons forcer le problème.
“Nous pouvons ajuster le comportement catalytique”, explique Xin.
Comment?
Électricité.
Placez l’or dans un circuit. Appliquez une tension. Poussez ces atomes hexagonaux tenaces en rectangles. Forcez-les à interagir. C’est un peu de l’origami numérique. Si cela fonctionne, l’or redeviendra un acteur sérieux en chimie, et non plus seulement un élément décoratif après coup.
Andrew Beale, de l’University College London, y voit une promesse mais reste prudent. Il souligne que cela a déjà été prouvé avec des nanoparticules d’or – de minuscules sphères d’or incurvées qui se comportent différemment des feuilles plates. La question demeure : un modèle supercalculateur d’hexagones plats se traduit-il par la réalité désordonnée des nanoparticules courbes ?
Beale dit probablement. Mais « probablement » n’est pas une preuve expérimentale.
Montemore n’a pas encore fini.
L’oxygène n’était que l’ouverture. Ils s’intéressent désormais à d’autres molécules. Des alliages d’or au lieu de pépites pures.
Le mystère de la pièce brillante pourrait être résolu. Mais à quoi ça sert ? C’est encore en construction.
Et honnêtement ? C’est là que vivent toujours les bonnes choses.
Dans le désordre.
