Zlato. Vzácný kov. Zlato je hodnotou, standardem, pojmem. Zlatu lidé v minulosti neváhali obětovat život. Je vzácné nejen proto, že se jej na zemi vyskytuje málo, ale i pro své fyzikálněchemické vlastnosti. A tak i dnešní vědce občas popadne zlatá horečka.
Z chemického hlediska je zlato krychlový minerál, v čisté podobě se v přírodě vyskytuje nejčastěji ve formě drobných zrn nebo plíšků. Má žlutou barvu, tvrdost 2,5-3, obvyklá hustota kolísá podle příměsí od 15 500 do 19 300 kg/m3. Jeho fyzikální vlastnosti charakterizuje kujnost, ohebnost a dobrá vodivost elektrického proudu.
Rozpouští se pouze v lučavce královské, kyanidu draselném a sodném, což ukazuje na jeho nízkou chemickou reaktivitu, odolnost a inertnost vůči většině chemikálií. Vysoká teplota tání (1 063 °C) jej předurčuje k roli katalyzátoru řady chemických reakcí.
Intuitivně zná tyto základní parametry zlata každý. Šperky z něj vyrobené netmavnou (neoxidují) ani na světle, ani vlivem lidského potu. Zlaté monstrance, kříže či královské koruny si zachovávají svoji reprezentativní podobu po celá staletí. Tím překvapivější je experimentální zjištění, že zlato může tát i při nízkých teplotách.
Ludvig de Knoop z Chalmers University of Technology ve švédském Göteborgu provedl pokus, kdy vystavil malou špičatou zlatou sondu v elektronovém mikroskopu elektrickému poli. Postupně zvyšoval intenzitu elektrického pole až do extrémně vysokých hodnot a s atomovým rozlišením ukázal, že horní vrstvy zlata se na špičce sondy začínají rozpouštět.
Výpočty a simulace molekulární dynamiky (MD) odhalily, že došlo k takzvanému nízko-dimenzionálnímu fázovému přechodu. Atomy horní vrstvy excitované elektrickým polem ztrácely svoje vazby se sousedními vrstvami a základním objemem hmoty. Mechanismus, který stojí za touto strukturální změnou, může být přičítán úbytku energie při vytváření povrchových defektů v intenzivních elektrických polích. Jednodušeji řečeno, za těchto podmínek je pro atomy zlata výhodnější vzdát se své uspořádané mřížkové struktury a stát se dočasně neuspořádanými, nesourodými, de facto rozpuštěnými.
Po vypnutí elektrického pole se zlato opět navrátilo do svého pevného skupenství. Tato zajímavá, reverzibilní reakce kovu na elektrické pole je velmi neobvyklá a ojedinělá. Potenciálně nabízí možnosti praktického využití, například při vývoji aktivních nanokompozit pro technologie využívající nanofotonických a tranzistorových jevů, stejně jako v základním výzkumu materiálů a oblasti dosud neprobádaných nízkodimenzionálních fázových přechodů hmoty.
Zdroje:
Gold Can Melt at Room Temperature. Marek Czykanski. Royal Society of
Chemistry. 2018.
Electric-field-controlled reversible order-disorder switching of a metal tip
surface. Abstract. Ludvig de Knoop, Mikael Juhani Kuisma, Joakim Löfgren,
Kristof Lodewijks, Mattias Thuvander, Paul Erhart, Alexandre Dmitriev, Eva
Olsson. Phys. Rev. Mater. 2018.
Mohlo by vás také zajímat: