Коли вперше були винайдені вибухові речовини, вони були небезпечними, непередбачуваними і могли вибухнути навіть від найменшого дотику.
Створені зі сполук золота, аміаку та хлору, ці вибухові матеріали стали відомі не лише через свою руйнівну потужність – після детонації вони залишали після себе дивний фіолетовий дим, не схожий на той, що утворювався від пороху чи інших речовин того часу.
Через понад 400 років після винайдення "вибухового золота" вчені нарешті змогли пояснити, чому ці сполуки утворюють свій характерний фіолетовий дим. Результати дослідження опубліковані в препринті на arXiv.
Образ алхіміка XVI століття, одержимого прагненням перетворити свинець на золото, залишається популярним у сучасній культурі, і не без причини. Ця одержимість "хризопоєю", тобто штучним створенням золота з більш поширених металів, була реальною. Вона привела до одного з революційних відкриттів XVI століття – створення вибухових речовин.
Синтез "вибухового золота" вперше описав алхімік Себальт Шверцер у своїй книзі "Chrysopoeia Schwaertzeriana" 1585 року. Подальші дослідження таких вчених, як Роберт Гук і Антуан Лавуазьє у XVII та XVIII століттях, вдосконалили цей процес. Сучасна наука перетворила чотири- або п’ятиденний процес на синтез, який можна виконати за лічені хвилини шляхом змішування золотовмісних сполук із аміаком.
Однак, попри те що хімія створення цих вибухових речовин добре вивчена, одна загадка залишалася невирішеною – чому дим від "вибухового золота" має фіолетовий колір?
Дослідники припустили, що фіолетовий дим може утворюватися через наночастинки золота, які потрапляють у дим. Цю теорію підтримують непрямі докази: німецько-голландський аптекар Йоганн Рудольф Глаубер у XVII столітті зазначав, що дим від "вибухового золота" іноді використовували для позолоти предметів. Це свідчило б про значну присутність наночастинок золота в димі, хоча сучасна наука досі цього не підтвердила.
У новому препринті професор хімії Університету Брістоля Саймон Голл і аспірант Ян Мауріці Ушко синтезували зразки "вибухового золота", щоб перевірити, чи можуть наночастинки золота пояснити незвичний відтінок диму.
За допомогою трансмісійного електронного мікроскопа (TEM) дослідники ідентифікували та отримали зображення кластерів наночастинок золота, зібраних із диму "вибухового золота".
"Я був у захваті, що наша команда змогла допомогти відповісти на це питання і покращити наше розуміння цієї речовини", – зазначив Голл.
"Наш експеримент полягав у створенні 'вибухового золота', а потім детонації зразків масою 5 мг на алюмінієвій фользі шляхом нагрівання. Ми зібрали дим за допомогою мідної сітки, а потім проаналізували його під TEM," – продовжив він. "І дійсно, ми виявили, що дим містить сферичні наночастинки золота, підтверджуючи теорію, що золото відіграє роль у загадковому димі".
Це дослідження не лише підтверджує давню теорію щодо кольору диму від стародавньої вибухової речовини, а й, за словами дослідників, може мати ширші наслідки.
"Ця робота є доказом давно припусканого характеру хмари, що утворюється під час детонації 'вибухового золота', а також потенційно відкриває шлях до швидкого синтезу металевих наночастинок без використання розчинників і стабілізаторів," – пишуть вони.
Розв’язавши одну історичну наукову загадку, Голл і його команда планують використати цю методологію для дослідження диму, що утворюється при детонації інших металоорганічних речовин – таких як платина, срібло, свинець і ртуть, – щоб з’ясувати, чи можуть ці сполуки дати додаткові відповіді.