Открита е изцяло нова структура на златото

За да разберат структурата на златото при екстремни условия, учените облъчили златото с рентгенови лъчи и засекли къде се отблъскват (сигналите за различните структури може да се видят на снимката). Източник на снимката: © Lawrence Livermore National Laboratory
За да разберат структурата на златото при екстремни условия, учените облъчили златото с рентгенови лъчи и засекли къде се отблъскват (сигналите за различните структури може да се видят на снимката). Източник на снимката: © Lawrence Livermore National Laboratory

При екстремни условия златото пренарежда своите атоми в изцяло нова, непозната досега структура. А при използване на степен на налягане, близка до тази в земното ядро, златото става още по-странно.

Откритието се дължи на ново проучване, при което изследователите от Национална лаборатория Лорънс Ливърмор (LLNL) и Института Карнеги упражнявали съвременната си алхимия в Национална лаборатория в Аргон, Илинойс. Използвайки високоенергиен лазер, те нажежили златото до екстремни температури и го подложили на налягане съизмеримо с наляганията в центъра на Земята.

По-конкретно, те поставили малко парченце пластмаса пред къс злато и тогава изстреляли високоенергийния лазер към пластмасата. Това „в общи линии предизвиква експлозия, която изпраща пластмасата в една посока и енергийни вълни в обратната“, обясни водещият автор Ричард Бригс, дипломиран докторант, работещ в LLNL.

Тези ударни вълни удрят златото и причиняват изключително бързото му свиване и нагорещяване в рамките на само няколко наносекунди. След това облъчват златото с рентгенови лъчи и засичат на кои места биват отблъсквани, за да разберат каква е структурата му след тези въздействия. Това е „първият път, в който сме успели да достигнем условия на толкова високи налягане и температура, както и да наблюдаваме след това с помощта на рентгенови лъчи“, казва Бригс. Това, което са наблюдавали учените, е „изненадващо със сигурност“.

„Златото обикновено образува кристална структура, която учените наричат кубична стенноцентрирана решетка (face-centered cubic или fcc). Представете си кубче като зарче. Атомите биха представлявали всеки ъгъл и всяка страна – казва още Бригс – Но повечето експерименти, извършвани при злато, включват бавно повишаване на налягането при стайна температура“.


РЕКЛАМА:

***

„Заради обичайното подреждане в тази кубична структура, златато е използвано като един вид стандарт при експерименти за изчисляване на налягането“, допълва още Бригс. Но когато той и екипът му бързо подложили златото на високи температури и налягане, то сформирало кубична обемноцентрирана решетка (body-centered cubic или bcc). Тази по-отворена структура събира атомите в пространството в по-малко ефективна структура, което означава, че на златото тази форма не му харесва. Ако отново си представите кубче, то атомите ще стоят във всеки от ъглите му и само един ще остане в средата.

По думите на Бригс, откритието, че златото може да образува тази нова структура, може да промени начинa, по който учените използват елемента като стандарт при експерименти с високо налягане.

Екипът е открил, че структурата на златото започва да се променя от стенноцентрична към обемноцентрична при около 220 гигапаскала (GPa), което е 2,2 милиона пъти по-високо от атмосферното налягане, както беше описано в тяхно изявление. Също така, когато учените подложили златото на налягане от над 250 GРа до налягания близки или дори равни на тези в центъра на Земята (около 330 GPa), златото се стопило.

Откритията са публикувани на 24 юли в списание Physical Review Letters.

 

Превод: Славина Иванова

Източник: Live Science


Европейска нощ на учените 2022 г.: