W ekstremalnych warunkach złoto przestawia atomy i tworzy nieznaną wcześniej strukturę. A kiedy presje zostały zepchnięte do odpowiednika w środku Ziemi, złoto stało się jeszcze dziwniejsze.
Odkrycie pochodzi z nowego badania, w którym badacze z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) i Carnegie Institution for Science ćwiczyli alchemię XXI wieku w Argonne National Laboratory w Illinois. Za pomocą lasera wysokoenergetycznego podgrzali złoto do ekstremalnych temperatur i sprężyli je do ciśnień tak wysokich, jak te znajdujące się w centrum Ziemi.
Mówiąc dokładniej, umieścili kawałek plastiku przed kawałkiem złota, a następnie wystrzelili przez niego laser wysokoenergetyczny, który „w zasadzie powoduje eksplozję, która wysyła plastik w jedną stronę i fale uderzeniowe w przeciwnym kierunku”, powiedział główny autor Richard Briggs, doktorant w LLNL.
Te fale uderzeniowe uderzają w złoto, powodując jego niezwykle szybkie ściskanie i nagrzewanie się w ciągu nanosekund. Następnie uderzyli w złoto za pomocą promieni rentgenowskich i wykryli, gdzie promieniowanie rentgenowskie odbiło się, aby obliczyć jego strukturę. To „pierwszy raz, kiedy udało nam się osiągnąć tak wysokie ciśnienie i wysoką temperaturę i jednocześnie spojrzeć na nie za pomocą promieni rentgenowskich”, powiedział Briggs Live Science. To, co zobaczyli, było „z pewnością niespodzianką”.
Złoto zwykle tworzy krystaliczną strukturę, którą naukowcy nazywają sześciennymi (fcc). Wyobraź sobie kostkę jak kostkę. Briggs powiedział, że atomy będą siedzieć na każdym rogu i na każdej twarzy. Dodał jednak, że większość eksperymentów przeprowadzanych na złocie polegała na powolnym prasowaniu go w temperaturze pokojowej.
Briggs powiedział, że ponieważ tak lojalnie tworzy tę skoncentrowaną na twarzy strukturę sześcienną, złoto zostało użyte jako rodzaj „standardu” w eksperymentach wysokociśnieniowych w celu obliczenia ciśnienia. Ale kiedy Briggs i jego zespół szybko skompresowali złoto w wysokich temperaturach, utworzyło to, co nazywa się sześcienną strukturą skoncentrowaną na ciele. Ta bardziej otwarta struktura upakowuje atomy w przestrzeń w mniej wydajny sposób, co oznacza, że złoto nie woli być w tej formie, powiedział. Gdybyście mieli ponownie wyobrazić sobie, jak umiera, byłoby tak, jakby atomy znajdowały się w każdym rogu, z jednym atomem pośrodku.
Odkrycie, że złoto może tworzyć tę nową strukturę, może zmienić sposób, w jaki naukowcy wykorzystują ten pierwiastek jako standard w eksperymentach wysokociśnieniowych, powiedział Briggs.
Zespół stwierdził, że struktura złota zaczęła się zmieniać z fcc na bcc przy około 220 gigapaskalach (GPa), czyli 2,2 miliona razy większym niż ciśnienie atmosferyczne naszej planety, stwierdzili naukowcy w oświadczeniu. Co więcej, kiedy naukowcy skompresowali złoto powyżej 250 GPa do ciśnień równych ciśnieniom znalezionym w centrum Ziemi (około 330 GPa), stopiło się.
Odkrycia zostały opublikowane 24 lipca w czasopiśmie Physical Review Letters.
