计算化学家通过模拟发现，黄金表面原子的六边形紧密排列阻止了氧分子的分解，从而赋予了黄金抗锈特性。

黄金是金属中最高贵的——它几乎不与任何物质反应，不会生锈也不会腐蚀。这种化学惰性既是它被珍视的原因，也是科学家长期试图解开的谜题。美国杜兰大学的计算化学团队通过计算机模拟，终于从原子层面揭示了答案。

黄金的防锈能力并不来自其化学组成，而在于其表面原子的排列方式。研究团队发现，黄金表面存在两种不同的排列模式。在天然偏好的"重构表面"中，金原子排列成紧密的六边形图案——在这种结构下，氧分子在表面找不到足够的空间来分解，从而无法与金原子发生反应。而在"非重构表面"中，原子排列成较松散的方形图案，此时氧分子的分解速度比前者快了数十亿到数万亿倍。

这一发现解释了纳米黄金与块状黄金之间行为差异的原因。纳米金颗粒由于尺寸太小，可能无法形成完整的六边形紧密表面，暴露出更具反应活性的方形区域，因此纳米金实际上是一种出色的催化剂。

研究的意义不止于解释黄金为什么璀璨如初。论文作者指出，通过设计具有方形或矩形表面结构的金材料，可以显著提高其在氧化反应中的催化活性。这为优化黄金催化剂的设计打开了全新的可能性窗口——从理解为什么黄金不反应，到控制它何时应该反应。

本文译自 sciencealert，由 BALI 编辑发布。