Золото на углероде — классическая пара в химии. Именно такие материалы ускоряют важные реакции, например получение винилхлорида для пластика. Но до сих пор никто не видел в деталях, как атомы золота ведут себя на поверхности графита, когда всё это погружено в жидкость.
Учёные построили специальные капсулы из графена — листа углерода толщиной в один атом. Внутрь залили органические жидкости — ацетон и циклогексанон. Затем с помощью электронного микроскопа с атомным разрешением проследили за движением более миллиона атомов золота. Оказалось, что атомы не сидят на месте: они скользят по поверхности, встречаются, образуют пары и небольшие скопления. Причём на их поведение влияет не только сама поверхность графита, но и то, какая жидкость их окружает. Ацетон заставляет атомы двигаться иначе, чем циклогексанон.
Эти наблюдения помогли объяснить разницу в активности катализаторов на основе золота в реакции получения винилхлорида — важного сырья для производства пластика. Теперь, зная, как атомы золота собираются вместе и как на них влияет растворитель, можно целенаправленно создавать катализаторы с нужными свойствами. Это шаг к рациональному дизайну материалов для химии, энергетики и очистки воды.
Графен — это лист углерода толщиной в один атом, но он настолько прочен, что может удерживать внутри себя жидкость даже в вакууме электронного микроскопа.