Удивительный новый материал содержит чрезвычайно редкий вид золота
Отчасти благодаря размеру атома заряженная разновидность золота под названием Au 2+ редко встречается в природе. Ученым из Стэнфордского университета, Калифорнийского университета в Беркли и Университета Макгилла в Канаде удалось создать и стабилизировать редкий ион, что позволяет найти множество новых применений этого удивительного элементарного металла. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.
В ядрах атомов золота упаковано множество протонов, что придает им большой положительный заряд, который сильно притягивает вращающиеся по орбите электроны. Эти необычно сильные силы делают влияние специальной теории относительности на их ускорение гораздо более значительным, делая некоторые расположения электронов более вероятными, чем другие.
Эта релятивистская конфигурация не только придает золоту желтоватый блеск, но и делает потерю одного или трех электронов более вероятной, чем потерю двух.
Здесь химики поймали ионы золота в кристаллическом материале, называемом галогенидным перовскитом, который используется повсюду: от солнечных батарей до электронных устройств.
Особая конфигурация элементов в кристалле стабилизировала любые ионы Au 2+, образующиеся внутри его матрицы, эффективно сохраняя их уникальное состояние.
«Галоидные перовскиты обладают действительно привлекательными свойствами для многих повседневных применений, поэтому мы стремимся расширить это семейство материалов», — говорит химик Курт Линдквист. «Беспрецедентный перовскит Au 2+ может открыть новые интригующие возможности».
Обнаруженная в рамках отдельного исследования магнитных полупроводников и того, как они могут улучшить электронные устройства, формула включает смесь соли хлорида цезия, хлорида Au 3+, воды, соляной кислоты и «немного витамина С».
«В лаборатории мы можем сделать этот материал из очень простых ингредиентов примерно за пять минут при комнатной температуре», — говорит Линдквист. «В итоге мы получаем порошок темно-зеленого, почти черного цвета, который на удивление тяжелый из-за содержащегося в нем золота».
Отдавая один из своих электронов, витамин С превращает ион Au 3+ в Au 2+. Многочисленные анализы подтвердили, что ученые действительно создали это редчайшее золото в стабильной форме.
Золото является привлекательным элементом по многим причинам, помимо его довольно привлекательного цвета: его относительно легко изменить, но он плохо вступает в реакцию с другими химическими веществами, а это означает, что оно не тускнеет и не разлагается с течением времени.
Теперь у нас есть новая, стабильная форма, которую можно использовать, и следующим шагом будет более внимательное изучение оптических и электронных характеристик Au 2+, характеристик, которые в конечном итоге можно будет настроить и использовать в электронике и других областях.
«То, что нам удалось синтезировать стабильный материал, содержащий Au 2+, было настоящим сюрпризом – я сначала даже не поверил», – говорит химик Хемамала Карунадаса из Стэнфордского университета. «Мы рады узнать, на что способен перовскит Au 2+».
Обсудим?
Смотрите также:
