Ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Forschern des SLAC National Accelerator Laboratory hat unter extremen Bedingungen unerwartet Goldhydrid synthetisiert. Diese Entdeckung, die ursprünglich Teil einer Forschung zur Diamantbildung war, eröffnet neue Wege zum Verständnis des Verhaltens von Materie unter extremen Bedingungen, wie sie im Inneren von Riesenplaneten und Sternen herrschen.
Die Forscher nutzten den leistungsstarken Röntgenlaser am European XFEL in Deutschland. Sie setzten Kohlenwasserstoffproben, die mit Goldfolie beschichtet waren, extremen Drücken und Temperaturen von über 1.900 °C aus. Das Gold, das ursprünglich nur als Röntgenstrahlenabsorber und Wärmeleiter diente, reagierte unerwartet mit Wasserstoff, was zur Bildung von Goldhydrid führte. Mungo Frost, einer der Hauptautoren von SLAC, äußerte seine Überraschung über die Entdeckung, da Gold normalerweise chemisch sehr träge ist.
Die in Angewandte Chemie International Edition veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass unter diesen intensiven Drücken Wasserstoff in einen superionischen Zustand eintritt. Dies ermöglicht den Atomen, sich frei innerhalb des Goldgitters zu bewegen, was die Leitfähigkeit des Goldhydrids erhöht und eine einzigartige Methode zur Untersuchung von dichtem atomarem Wasserstoff bietet. Siegfried Glenzer, Direktor der High Energy Density Division am SLAC, betonte die Bedeutung solcher experimentellen Arbeiten für die Modellierung exotischer Materialeigenschaften unter extremen Bedingungen.
Die Entdeckung von Goldhydrid hat weitreichende Auswirkungen auf die Planetenwissenschaft und Astrophysik. Sie liefert Einblicke in das Innere von Riesenplaneten wie Jupiter und beleuchtet komplexe Kernfusionsprozesse in Sternen. Die Forschung bestätigt, dass selbst gut verstandene Elemente überraschende Reaktivität zeigen können, wenn sie extremen Kräften ausgesetzt sind. Bei Drücken über 40 GPa und Temperaturen um 2.200 K entstand eine hexagonale Phase von Goldhydrid mit der Stöchiometrie Au₂Hₓ, die sich beim Abkühlen zur ursprünglichen kubisch-flächenzentrierten Goldstruktur zurückbildete.