Si tienes alguna joya de oro, notarás que no pierde su brillo como sucede con otros materiales como la lata. Durante mucho tiempo la ciencia supuso que era porque el oro no tiene tanta interacción con el oxígeno, aunque no se entendía del todo el mecanismo físico de esta propiedad.
Un nuevo descubrimiento que se publicó hoy en Physical Review Letters identifica al fin cómo es que el oro conserva su brillo durante tanto tiempo. En esencia, los átomos de la superficie del oro se reorganizan en patrones que eliminan la reacción con el oxígeno, en un factor de miles de millones a billones. Es una barrera microscópica que ayuda a que el oro conserve su brillo característico, según el comunicado de prensa. Pero además, como el oro es un elemento clave en tantas reacciones químicas importantes, la nueva información podría abrir nuevos caminos de investigación en la química.
“Siempre se pensó que el oro no perdía su brillo simplemente porque no tiene fuerte interacción con el oxígeno”, explicó en el comunicado Matthew Montemore, coautor del trabajo e ingeniero químico de la Universidad Tulane. “Lo que mostramos es que en el caso de dos de los tipos de superficie de oro más comunes los átomos de la superficie se reordenan de modo que el oro sea mucho más resistente a la oxidación”.
Todo objeto visible tiene un color determinado debido a su química molecular, a cómo interactúa la luz con los electrones del objeto. En el caso de los metales un mar deslocalizado de electrones en vínculos metálicos absorbe y reemite fotones (partículas de luz) en un amplio rango de frecuencias, según Chris Schaller, físico retirado de la Universidad Saint Benedict and Saint John’s, en un posteo de blog.
El caso del oro es especial porque su relatividad hace que sus electrones viajen rápido, a más de la mitad de la velocidad de la luz, lo que hace que absorba los fotones azules. “Si se elimina el azul, vemos el amarillo”, explicó Mark Lorch, bioquímico de la Universidad de Hull en el Reino Unido, a Science Focus de la BBC.
Ver lo profundo
Lo lógico era investigar de qué manera afectan al brillo perdurable del oro los minúsculos movimientos de las moléculas. En el nuevo estudio, Montemore y Santu Biswas, del postdoctorado de Tulane, utilizaron simulaciones computarizadas para predecir cómo se comportarían los átomos y electrones de la superficie del oro al encontrarse con las moléculas de oxígeno. Analizaron dos tipos de superficies de oro, Au(110) y Au(100).
El estudio mostró que “la interacción inherentemente débil con el oxígeno no alcanza para que resista la oxidación”. Lo que en realidad mantiene el brillo del oro es una estructura hexagonal que generan los átomos en la superficie. Lo fascinante es que los procedimientos similares que formaban barreras rectangulares o cuadradas no lograban la misma efectividad, y así las moléculas de oxígeno se separaban y reaccionaban con el oro, informó el equipo.
Misterio y un plan
Los investigadores ahora están pensando en las implicaciones prácticas de sus hallazgos. Ante todo, porque el oro tiene un rol importante en la catálisis, rama de la química que se centra en mejorar la tasa y eficiencia de diferentes reacciones. Aunque la resistencia natural del oro ante la oxidación lo hace ideal para las joyas, esa misma característica puede “limitar su utilidad en la manufactura química y las aplicaciones en energía”, señaló el equipo en las declaraciones.
Allí están todas las apuestas. Por ejemplo, los catalizadores de oro-paladio son ingredientes importantes para el acetato de vinilo, bloque de construcción de distintos materiales plásticos. En trabajos recientes se exploró el uso de catalizadores de oro para producir combustibles renovables. Los hallazgos más recientes sugieren que no hace falta encontrar caminos químicos complejos para ello porque bastaría la manipulación física de la geometría en la superficie del oro.
“Si logras el truco para que el oro se separe del oxígeno, podría ser un catalizador muy efectivo para determinadas reacciones. Nuestro trabajo sugiere una estrategia nueva para hacerlo, al impedir o revertir esa reorganización en la superficie”, dijo Montemore.
