يعرف الذهب منذ آلاف السنين بأنه رمز للثروة والجمال، لكن قيمته لا ترتبط بندرته أو بريقه فقط، بل بقدرته الاستثنائية على مقاومة الصدأ والتآكل حتى بعد مرور قرون طويلة. فالقطع الذهبية المكتشفة داخل المقابر والمعابد القديمة لا تزال تحتفظ بلمعانها، في وقت تتآكل فيه معظم المعادن الأخرى بفعل الهواء والرطوبة.
وفي اكتشاف علمي جديد، توصل باحثون من جامعة تولين إلى تفسير دقيق للسبب الذري الذي يجعل الذهب من أكثر المعادن مقاومة للأكسدة، وهو ما قد يمهد لاستخدامات صناعية وتقنية متقدمة خلال السنوات المقبلة.
ترتيب ذري يمنع الصدأ
اعتمد الباحثان سانتو بيسواس وماثيو مونتمور على تقنيات محاكاة حاسوبية متطورة لدراسة تفاعل الأكسجين مع سطح الذهب على المستوى الذري. وأظهرت النتائج أن ذرات الذهب تصطف على السطح في نمط سداسي شديد التماسك، ما يجعل جزيئات الأكسجين غير قادرة تقريبًا على الانقسام والارتباط بالسطح، وهي العملية الأساسية التي تؤدي عادة إلى تكوّن الصدأ في المعادن الأخرى. وعلى العكس من الذهب، تتمكن ذرات الأكسجين بسهولة من التفاعل مع معادن مثل الحديد، ما يؤدي إلى ظهور طبقات التآكل والصدأ بمرور الوقت.
الذهب النانوي يغير القواعد
ورغم السمعة المعروفة للذهب باعتباره معدناً "خاملاً كيميائياً"، فإن العلماء اكتشفوا منذ ثمانينيات القرن الماضي أن الجسيمات الذهبية النانوية تمتلك قدرة كبيرة على تحفيز التفاعلات الكيميائية المرتبطة بالأكسجين. هذا التناقض أثار تساؤلات علمية لسنوات طويلة: كيف يمكن لمعدن لا يصدأ تقريباً أن يتحول إلى محفز كيميائي عالي الكفاءة؟ الدراسة الجديدة قدمت الإجابة المحتملة، إذ كشفت أن الذهب النانوي لا يحتفظ دائمًا بالترتيب السداسي المحكم نفسه، بل تتكون على سطحه أنماط أكثر انفتاحًا تسمح للأكسجين بالتفاعل بسهولة أكبر. وأوضحت المحاكاة أن الأكسجين يتفاعل مع هذه الأسطح المفتوحة بسرعة هائلة قد تتجاوز الأسطح التقليدية بمليارات أو حتى تريليونات المرات، ما يفسر النشاط الكيميائي غير المتوقع لجسيمات الذهب الصغيرة.
تطبيقات صناعية واعدة
ويرى العلماء أن هذا الاكتشاف قد يفتح الباب أمام تطوير محفزات كيميائية أكثر دقة وكفاءة تعتمد على الذهب، خاصة في الصناعات التي تتطلب تفاعلات نظيفة وتقليل النواتج الجانبية غير المرغوبة. كما يمكن أن تسهم هذه النتائج في تصميم أسطح ذهبية تجمع بين مقاومة التآكل والقدرة على تنشيط الأكسجين، وهو ما يمنح الذهب دوراً مستقبلياً مهماً في مجالات الطاقة النظيفة، والصناعات الكيميائية المتقدمة، والتقنيات البيئية الحديثة.
