Altın, parlaklığını uzun süre koruması ve kararmaya karşı dayanıklılığıyla yüzyıllardır değerli metaller arasında öne çıkıyor. Tulane Üniversitesi araştırmacıları, bu dayanıklılığın ardındaki önemli mekanizmalardan birini ortaya çıkardı.
Physical Review Letters dergisinde yayımlanan araştırmaya göre, altının bazı yüzeylerindeki atomlar kendiliğinden yeniden düzenlenerek oksijenin metalle tepkimeye girmesini büyük ölçüde engelliyor.
Bulgular, altın takıların, madeni paraların ve diğer nesnelerin neden yüzyıllar boyunca parlaklığını koruyabildiğini açıklarken, endüstriyel üretim ve temiz enerji teknolojilerinde kullanılan altın bazlı katalizörlerin geliştirilmesine de katkı sağlayabilir.
ALTININ ATOMİK KORUMA KALKANI
Tulane Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Matthew Montemore, altının kararmamasının uzun süre yalnızca oksijenle güçlü biçimde etkileşime girmemesine bağlandığını belirtti.
Montemore, “İnsanlar genellikle altının oksijenle güçlü biçimde etkileşime girmediği için kararmadığını düşünüyordu. Biz ise en yaygın iki altın yüzey türünde, yüzey atomlarının altını oksitlenmeye karşı çok daha dirençli hale getirecek biçimde yeniden düzenlendiğini gösterdik.” dedi.
Montemore ve araştırmanın ortak yazarı Santu Biswas, atomların ve elektronların davranışlarını incelemek için bilgisayar simülasyonlarından yararlandı. Araştırmacılar, oksijen moleküllerinin iki yaygın altın yüzeyiyle nasıl etkileşime girdiğini modelledi.
OKSİJENLE TEPKİMEYİ TRİLYON KATA KADAR AZALTIYOR
Simülasyonlar, yüzeydeki atomlar yeniden düzenlenmediğinde oksijen moleküllerinin daha kolay parçalanarak altınla tepkimeye girebildiğini gösterdi.
Ancak atomların oluşturduğu yeni yüzey düzeni, söz konusu tepkimeleri büyük ölçüde sınırlandırdı.
Araştırmacılara göre yeniden düzenlenen altın yüzeyleri, oksijenle gerçekleşen tepkimeleri bir milyar ila bir trilyon kat azaltıyor. Böylece atom ölçeğinde koruyucu bir bariyer oluşuyor ve altın parlaklığını neredeyse süresiz biçimde koruyabiliyor.
ALTIN KATALİZÖRLER İÇİN YENİ YÖNTEM
Araştırmanın sonuçları, altının dayanıklılığını açıklamanın yanı sıra katalizör teknolojileri açısından da önem taşıyor.
Kimyasal tepkimeleri hızlandıran altın bazlı katalizörler, çeşitli endüstriyel oksidasyon süreçlerinde kullanılıyor. Ancak altını takı ve elektronik ürünler için dayanıklı hale getiren oksijene karşı direnç, bazı üretim ve enerji uygulamalarında katalitik etkinliğini azaltabiliyor.
Altın-paladyum katalizörleri, birçok plastik ve ürünün üretiminde kullanılan vinil asetatın elde edilmesinde kullanılıyor. Altın katalizörlerin ayrıca araç egzozlarındaki karbonmonoksitin giderilmesi ve propilen oksit üretimi gibi alanlardaki potansiyeli de araştırılıyor.
Montemore, “Altını oksijeni parçalamaya yönlendirebilirseniz, bazı tepkimeler için son derece etkili bir katalizör haline gelebilir. Çalışmamız, yüzeydeki bu yeniden düzenlenmeleri engelleyerek veya tersine çevirerek bunu başarmak için yeni bir strateji sunuyor.” ifadelerini kullandı.
YÜZEY GEOMETRİSİ KONTROL EDİLEBİLİR
Altın katalizörlerin etkinliğini artırmaya yönelik çalışmalar bugüne kadar büyük ölçüde altının başka metallerle birleştirilmesine veya oksit yüzeyler üzerinde küçük altın nanoparçacıklarının kullanılmasına odaklanıyordu.
Yeni bulgular ise farklı bir yaklaşımın mümkün olabileceğini gösteriyor. Altın yüzeyinin geometrisinin ve atomların diziliminin kontrol edilmesiyle metalin katalitik performansının artırılabileceği değerlendiriliyor.
