В экстремальных условиях золото перестраивает свои атомы и образует ранее неизвестную структуру. И когда давление было доведено до уровня давления в центре Земли, золото стало еще более странным.
Этот вывод основан на новом исследовании, в котором исследователи из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) и Научного института Карнеги практиковали алхимию 21-го века в Национальной лаборатории Аргонн в Иллинойсе. Используя высокоэнергетический лазер, они нагревали золото до экстремальных температур и сжимали до такого же давления, как в центре Земли.
В частности, они положили маленький кусочек пластика перед кусочком золота, а затем выстрелили в него высокоэнергетическим лазером, который «в основном вызывает взрыв, который направляет пластик в одну сторону, а ударные волны - в противоположном направлении», - сказал он. ведущий автор Ричард Бриггс, научный сотрудник LLNL.
Эти ударные волны поразили золото и заставили его сжиматься и нагреваться очень быстро, в течение наносекунд. Затем они ударили золото с помощью рентгеновских лучей и обнаружили, где рентгеновские лучи отразились, чтобы выяснить его структуру. «Впервые мы смогли достичь таких условий высокого давления и высокой температуры и одновременно посмотреть на них с помощью рентгеновских лучей», - сказал Бриггс в интервью Live Science. То, что они увидели, было «безусловно, сюрпризом».
Золото обычно образует кристаллическую структуру, которую ученые называют кубической гранью (ГЦК). Представьте себе куб, похожий на кубик. Атомы будут сидеть на каждом углу и на каждом лице, сказал Бриггс. Но большинство экспериментов, проводимых на золоте, включали его сжатие медленно и при комнатной температуре, добавил он.
По словам Бриггса, поскольку лояльно формирует эту гранецентрированную кубическую структуру, золото используется как своего рода «стандарт» в экспериментах с высоким давлением для расчета давления. Но когда Бриггс и его команда быстро сжали золото при высоких температурах, оно сформировало так называемую объемно-центрированную кубическую (ОЦК) структуру. Эта более открытая структура упаковывает атомы в пространство менее эффективным способом, что означает, что золото не предпочитает находиться в такой форме, сказал он. Если бы вы снова представили кристалл, это было бы так, как если бы атомы сидели на каждом углу, а в центре был только один атом.
По словам Бриггса, открытие того, что золото может сформировать эту новую структуру, может изменить способ, которым ученые используют этот элемент в качестве стандарта в экспериментах с высоким давлением.
Исследователи установили, что структура золота начала меняться от ГЦК к ОЦК около 220 гигапаскалей (ГПа), что в 2,2 миллиона раз превышает атмосферное давление на нашей планете, говорится в заявлении исследователей. Более того, когда исследователи сжали золото за пределами 250 ГПа до давления, эквивалентного тому, которое было найдено в центре Земли (около 330 ГПа), оно расплавилось.
Результаты были опубликованы 24 июля в журнале Physical Review Letters.
