Частково через розмір атома заряджений різновид золота під назвою Au2+ рідко зустрічається в природі. Вченим зі Стенфордського університету, Каліфорнійського університету в Берклі та Університету Макгілла в Канаді вдалося створити та стабілізувати рідкісний іон, що дозволяє використовувати цей захоплюючий елементарний метал у багатьох нових сферах.
Атоми золота містять багато протонів у своїх ядрах, що дає їм великий позитивний заряд, який сильно тягне електрони, що обертаються. Ці надзвичайно сильні сили роблять вплив спеціальної теорії відносності на їх прискорення набагато більш значним, роблячи деякі розташування електронів більш імовірними, ніж інші.
Ця релятивістська конфігурація не тільки надає золоту жовтуватий блиск, але й робить втрату одного або трьох електронів більш імовірною, ніж втрату двох. Тут хіміки захопили іони золота в тип кристалічного матеріалу під назвою галогенід перовскіт, який використовується всюди, від сонячних панелей до електронних пристроїв.
Особлива конфігурація елементів у кристалі стабілізувала будь-які іони Au2+, які утворювалися в його матриці, ефективно зберігаючи їхній унікальний стан.
«Галоїдні перовскіти володіють справді привабливими властивостями для багатьох повсякденних застосувань, тому ми прагнули розширити це сімейство матеріалів», — каже хімік Курт Ліндквіст, який раніше працював у Стенфордському університеті, а тепер — у Прінстонському університеті.
«Безпрецедентний перовскіт Au2+ може відкрити кілька інтригуючих нових шляхів».
Виявлена в рамках окремого дослідження магнітних напівпровідників і того, як вони можуть покращити електронні пристрої, формула включає суміш солі хлориду цезію, хлориду Au3+, води, соляної кислоти та «трохи вітаміну С».
«У лабораторії ми можемо виготовити цей матеріал з дуже простих інгредієнтів приблизно за п’ять хвилин при кімнатній температурі», — каже Ліндквіст. «У підсумку ми отримали порошок, який дуже темно-зелений, майже чорний і напрочуд важкий через золото, яке містить».
Віддаючи один зі своїх електронів, вітамін С перетворює іон Au3+ в Au2+. Численні аналізи підтвердили, що вчені справді створили цей рідкісний стан золота в стабільній формі.
Золото є привабливим елементом з багатьох причин, окрім свого досить привабливого кольору: йому відносно легко змінити форму, але воно нелегко реагує з іншими хімічними речовинами, тобто воно не тьмяніє та не руйнується з часом.
Тепер у нас є його нова, стабільна форма, яку можна використовувати, наступними кроками є уважніше вивчення оптичних та електронних характеристик Au2+, характеристик, які згодом можна буде змінити та використовувати в електроніці та інших галузях.
«Це було справжньою несподіванкою, що ми змогли синтезувати стабільний матеріал, що містить Au2+ – я спочатку навіть не повірив у це», – каже хімік Хемамала Карунадаса зі Стенфордського університету. «Ми раді дослідити, що може зробити перовскіт Au2+». Джерело