Unter extremen Bedingungen ordnet Gold seine Atome neu an und bildet eine bisher unbekannte Struktur. Und als der Druck auf das Äquivalent des Erdmittelpunkts gedrückt wurde, wurde das Gold noch seltsamer.
Das Ergebnis stammt aus einer neuen Studie, in der Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) und der Carnegie Institution for Science ihre Alchemie des 21. Jahrhunderts im Argonne National Laboratory in Illinois praktizierten. Mit einem Hochenergielaser erhitzten sie Gold auf extreme Temperaturen und komprimierten es auf Drücke, die so hoch waren wie die im Erdmittelpunkt.
Insbesondere legten sie ein kleines Stück Plastik vor ein Stück Gold und schossen dann einen Hochenergielaser durch das Plastik, was "im Grunde genommen eine Explosion verursacht, die Plastik in eine Richtung sendet und Wellen in die entgegengesetzte Richtung stößt", sagte er Hauptautor Richard Briggs, Postdoktorand am LLNL.
Diese Stoßwellen trafen das Gold und ließen es innerhalb von Nanosekunden extrem schnell komprimieren und erwärmen. Dann trafen sie mit Röntgenstrahlen auf das Gold und erkannten, wo die Röntgenstrahlen abprallten, um ihre Struktur herauszufinden. Dies ist "das erste Mal, dass wir solche Hochdruck- und Hochtemperaturbedingungen erreichen und sie gleichzeitig mit Röntgenstrahlen betrachten können", sagte Briggs gegenüber Live Science. Was sie sahen, war "sicherlich eine Überraschung".
Gold bildet normalerweise eine kristalline Struktur, die Materialwissenschaftler als flächenzentrierte Kubik (fcc) bezeichnen. Stellen Sie sich einen Würfel wie einen Würfel vor. Atome würden an jeder Ecke und jedem Gesicht sitzen, sagte Briggs. Bei den meisten Experimenten mit Gold wurde es jedoch langsam und bei Raumtemperatur komprimiert, fügte er hinzu.
Weil es diese flächenzentrierte kubische Struktur so loyal bildet, wurde Gold in Hochdruckexperimenten als eine Art "Standard" zur Berechnung des Drucks verwendet, sagte Briggs. Als Briggs und sein Team das Gold bei hohen Temperaturen schnell komprimierten, bildete es die sogenannte körperzentrierte kubische Struktur (bcc). Diese offenere Struktur packt Atome auf weniger effiziente Weise in einen Raum, was bedeutet, dass das Gold es nicht vorzieht, in dieser Form zu sein, sagte er. Wenn Sie sich den Würfel noch einmal vorstellen würden, wäre es, als würden Atome an jeder Ecke sitzen, mit nur einem Atom in der Mitte.
Die Feststellung, dass Gold diese neue Struktur bilden kann, könnte die Art und Weise verändern, wie Wissenschaftler das Element als Standard in Hochdruckexperimenten verwenden, sagte Briggs.
Das Team stellte fest, dass sich die Struktur von Gold bei etwa 220 Gigapascal (GPa) von fcc zu bcc zu ändern begann, was dem 2,2-Millionen-fachen des atmosphärischen Drucks unseres Planeten entspricht, sagten die Forscher in einer Erklärung. Als die Forscher das Gold über 250 GPa hinaus auf einen Druck komprimierten, der dem im Erdmittelpunkt (etwa 330 GPa) entspricht, schmolz es.
Die Ergebnisse wurden am 24. Juli in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.
