Un equipo de investigación de la Universidad de Tulane, en Estados Unidos, anunció recientemente los últimos resultados, que revelan por primera vez a escala atómica las razones subyacentes por las que el oro es extremadamente resistente a la oxidación y no pierde fácilmente su brillo. Las investigaciones muestran que algunos átomos en la superficie del oro se reorganizan espontáneamente al encontrar oxígeno, formando una estructura similar a un "escudo invisible", lo que dificulta significativamente la reacción química entre las moléculas de oxígeno y el oro.
Durante mucho tiempo se ha creído que el oro no cambia fácilmente de color, principalmente porque la interacción entre los átomos de oro y el oxígeno es débil. Matthew Montemore, profesor asociado de ingeniería química en la Universidad de Tulane, señala que esta explicación tradicional está incompleta. Su investigación encontró que en las dos estructuras superficiales de oro más comunes, los átomos de la superficie se reestructuran y reordenan en una disposición más estable, aumentando así en gran medida la resistencia del oro a las reacciones de oxidación.
Montemore y el coautor Santu Biswas, investigador postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular, utilizaron simulaciones por computadora para modelar en detalle el proceso mediante el cual las moléculas de oxígeno entran en contacto con dos superficies de oro comunes. Los resultados muestran que si los átomos de la superficie del oro permanecen sin reorganizar, es más probable que las moléculas de oxígeno se divida y reaccione con el oro. Una vez que se reestructura la superficie, la velocidad de reacción entre el oro y el oxígeno se reducirá entre mil millones y un billón de veces, lo que equivale a formar una barrera que casi bloquea la oxidación a nivel atómico.
Este trabajo proporciona una nueva explicación física y química para el deslustre a largo plazo del oro y explica con más detalle por qué las joyas de oro y otros productos de oro pueden mantener una apariencia estable durante largos períodos de tiempo, incluso cientos de años. Al mismo tiempo, este mecanismo también tiene implicaciones importantes para la ciencia de la catálisis. En la actualidad, los catalizadores a base de oro se han utilizado en algunas reacciones de oxidación industriales, pero la "resistencia innata" del oro a la escisión de las moléculas de oxígeno limita hasta cierto punto su reactividad en la producción química y las aplicaciones energéticas.
En la producción de productos químicos como el acetato de vinilo se han utilizado sistemas catalíticos que utilizan una combinación de oro y paladio. También se han estudiado catalizadores de oro para su uso en áreas como la eliminación de monóxido de carbono de los gases de escape de los automóviles y la preparación de óxido de propileno. Montemore dijo que si se pudiera "engañar" al oro de una manera que hiciera más fácil dividir las moléculas de oxígeno, el oro podría convertirse en un material catalítico eficiente para una variedad de reacciones industriales importantes. La nueva idea propuesta en este estudio es cambiar fundamentalmente la geometría de su superficie para mejorar la reactividad al prevenir o revertir la reconstrucción atómica de la superficie del oro.
En el pasado, los esfuerzos para mejorar el rendimiento catalítico del oro se han centrado en alearlo con otros metales o soportar partículas de oro a nanoescala sobre soportes de óxido. Los últimos resultados sugieren que diseñar directamente la estructura geométrica de la superficie del oro y controlar su patrón de disposición atómica puede convertirse en otra forma eficaz de mejorar la reactividad del oro. El artículo relacionado se titula "Papel de la reconstrucción en la inercia del oro hacia el oxígeno" y se publicó en Physical Review Letters.