Частково завдяки розміру атома заряджений різновид золота під назвою Au 2+ рідко зустрічається у природі. Вченим зі Стенфордського університету, Каліфорнійського університету в Берклі та Університету Макгілла в Канаді вдалося створити та стабілізувати рідкісний іон, що дозволяє знайти безліч нових застосувань цього дивовижного елементарного металу. Дослідження опубліковано у журналі Nature Chemistry.
У ядрах атомів золота упаковано безліч протонів, що надає їм великий позитивний заряд, який сильно притягує електрони, що обертаються по орбіті. Ці надзвичайно сильні сили впливають на їх прискорення роблячи деякі розташування електронів ймовірнішими, ніж інші.
Ця релятивістська конфігурація не лише надає золоту жовтуватий блиск, а й робить втрату одного або трьох електронів більш вірогідною, ніж втрату двох.
У своєму дослідженні хіміки спіймали іони золота в кристалічному матеріалі, який називається галогенідним перовскітом, який використовується всюди: від сонячних батарей до електронних пристроїв.
Особлива конфігурація елементів у кристалі стабілізувала будь-які іони Au 2+, що утворюються всередині його матриці, ефективно зберігаючи їхній унікальний стан.
«Галоїдні перовскіти мають справді привабливі властивості для багатьох повсякденних застосувань, тому ми прагнемо розширити цю родину матеріалів», — каже хімік Курт Ліндквіст. «Безпрецедентний перовскіт Au 2+ може відкрити нові можливості, що інтригують».
Виявлена в рамках окремого дослідження магнітних напівпровідників та того, як вони можуть покращити електронні пристрої, формула включає суміш солі хлориду цезію, хлориду Au 3+, води, соляної кислоти та «трохи вітаміну С».
«У лабораторії ми можемо зробити цей матеріал із дуже простих інгредієнтів приблизно за п’ять хвилин за кімнатної температури», — каже Ліндквіст. «У результаті ми отримуємо порошок темно-зеленого, майже чорного кольору, який на диво важкий через золото, що міститься в ньому».
Віддаючи один із своїх електронів, вітамін С перетворює іон Au 3+ на Au 2+. Численні аналізи підтвердили, що вчені справді створили це рідкісне золото у стабільній формі.
Золото є привабливим елементом з багатьох причин, крім його досить привабливого кольору: його відносно легко змінити, але золото погано вступає в реакцію з іншими хімічними речовинами, а це означає, що воно не тьмяніє і не розкладається з часом.
“Тепер у нас є нова, стабільна форма, яку можна використовувати, і наступним кроком буде уважніше вивчення оптичних та електронних характеристик Au 2+, характеристик, які в кінцевому підсумку можна буде налаштувати та використовувати в електроніці та інших областях”, – каже хімік Хемамала Карунадаса зі Стенфордського університету.
“Те, що нам вдалося синтезувати стабільний матеріал, що містить Au 2+, було справжнім сюрпризом – я спочатку навіть не повірив. Ми раді дізнатися, на що здатний перовскіт Au 2+”.
