Ученые случайно получили гидрид золота: как эксперимент поменял представления о химии металлов
Группа исследователей из SLAC синтезировала гидрид золота в ходе экспериментов с углеводородами при экстремальных давлениях и температурах, использовав алмазную наковальню и Европейский рентгеновский лазер. Открытие может повлиять на основы химии, физику плотного водорода и исследования планетарных ядер.
Лабораторные опыты под экстремальными условиями привели к неожиданному результату: на поверхности золота образовался гидрид в результате контакта с водородом под давлением, превышающим мантию Земли, и температурах свыше 1900 градусов Celsius. Открытие, сделанное в рамках экспериментов с углеводородами на базе Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах, обещает пересмотреть некоторые фундаментальные принципы химии и материаловедения.
Неожиданное открытие гибрида золота
Группа учёных из Национальной ускорительной лаборатории SLAC сообщила о синтезе ранее неизвестного гидрида золота. Изначальная задача исследования, проводимого совместно с Европейским рентгеновским лазером на свободных электронах в Германии, заключалась в изучении превращения углеводородов в алмазы. В ходе экспериментов образцы сжимались в алмазной наковальне до давлений, превышающих земную мантию, и нагревались лазером до примерно 3500°F (около 1900°C). Золотая фольга служила лишь поглотителем рентгеновского излучения для более равномерного нагрева.
Также читайте: Ученые нашли молекулы, влияющие на сонливость: открытие может изменить подход к лечению
Как получилось золото
На фоне ожидаемого образования алмазов учёные зафиксировали необычную реакцию между золотом и водородом, в результате чего появился гидрид золота. Этот материал выбивается из ряда традиционных представлений, потому что золото в обычных условиях относится к химически инертным металлам и не образует устойчивых гидридов в обычной среде. Экстремальные условия, где давление и температура превосходят обычные диапазоны экспериментов, стали катализатором появления нового соединения.
Что значит для науки: металлы могут формировать необычные соединения
В агрессивно давлении водород может занимать кристаллическую решётку золота, переходя в так называемое плотное или суперионное состояние. В таком состоянии атомы водорода движутся внутри решётки, что кардинально меняет физико-химические свойства материала.
Появление гидрида золота демонстрирует, что металлы, традиционно считающиеся инертными, могут формировать экзотические соединения в условиях экстремального давления и температуры. Это расширяет горизонты исследований в области высокого давления, материаловедения и физики плотного водорода.
Результаты позволяют по-новому взглянуть на механизмы взаимодействия водорода с металлами и на поведение водорода в условиях, приближённых к внутренним слоям планет и звёзд.
Открытие гибридного золота как новый шаг в науке
Такие открытия открывают дорогу к синтезу новых материалов с уникальными свойствами и повышенной проводимостью. Однако результаты являются предварительными: требуется независимая верификация и детальное моделирование поведений гидридов благородных металлов при экстремальных условиях. Важной задачей станет оценка устойчивости гидрида золота при изменении давления и температуры, а также изучение возможности обратного разложения к чистому золоту и водороду.
Исследования ведутся в рамках международных проектов, использующих синхротронные источники и симуляционные методы. Возможные направления включают изучение других благородных металлов под схожими условиями, поиск аналогий с теоретическими предсказаниями по плотному водороду и поиски потенциальных применений гидридов в электронике, хранении энергии или новых категориях катализаторов.
Открытие гидрида золота в условиях сверхвысокого давления и температуры демонстрирует, что границы химии металлов ещё далеко не исчерпаны. Это не только новое соединение в периодической системе, но и окно в глубинные процессы, происходящие в недрах планет и звёзд, а также источник идей для разработки новых материалов и технологий будущего.
Ранее на сайте «Пронедра» писали, что Немецкие учёные синтезировали революционное вещество: в будущем — ракеты без вреда для атмосферы
