Une équipe internationale de chercheurs, menée par des scientifiques du SLAC National Accelerator Laboratory aux États-Unis, a synthétisé de manière inattendue un composé jusqu'alors inconnu: l'hydrure d'or. Cette découverte capitale ouvre de nouvelles voies pour la compréhension de la chimie extrême, des conditions au sein des planètes géantes et des processus de fusion nucléaire dans les étoiles.
L'expérience initiale visait à étudier la transformation des hydrocarbures en diamants sous des pressions et températures immenses. Au European XFEL, une installation de lasers à rayons X en Allemagne, l'équipe a placé des échantillons d'hydrocarbures recouverts d'une fine feuille d'or. L'or était destiné uniquement à absorber les rayons X et à conduire la chaleur. À la surprise générale, en plus de la formation de diamants, les scientifiques ont observé l'émergence d'hydrure d'or.
« C'était totalement inattendu car l'or est généralement très 'ennuyeux' chimiquement – presque inerte. C'est précisément pour cela que nous l'avons choisi comme absorbeur de rayons X », a déclaré Mungo Frost, chercheur au SLAC et auteur principal de l'étude. Les résultats, publiés dans la revue Angewandte Chemie International Edition, démontrent que le comportement chimique peut changer radicalement dans des conditions extrêmes, similaires à celles trouvées à l'intérieur des planètes et des étoiles.
Pour atteindre ces conditions, les chercheurs ont comprimé des échantillons d'hydrocarbures à l'aide d'une cellule à enclume de diamant, dépassant les pressions présentes sous le manteau terrestre, et les ont chauffés à plus de 1 900 °C à l'aide de rafales de rayons X. Les données ont révélé que les atomes d'or s'organisaient en un réseau cristallin hexagonal compact, avec des atomes d'hydrogène désordonnés dans les interstices. L'hydrogène se trouvait dans un état superionique, lui permettant de se déplacer librement au sein du réseau d'or rigide.
Ce phénomène, observé pour la première fois dans un composé binaire solide d'or et d'hydrogène, améliore la conductivité de l'hydrure d'or et offre des aperçus novateurs sur le comportement de la matière sous pression et température extrêmes. Siegfried Glenzer, directeur de la division High Energy Density au SLAC, a souligné l'importance de pouvoir produire et modéliser expérimentalement ces états de la matière, ajoutant que ces outils de simulation peuvent être appliqués à d'autres matériaux dans des conditions extrêmes.
Cette découverte est significative non seulement pour la science planétaire et la recherche énergétique, mais aussi pour l'expansion des frontières de la connaissance chimique. L'or, longtemps considéré comme presque inerte, a maintenant démontré sa capacité à former un hydrure stable, bien que seulement sous des pressions et températures extrêmes. Les simulations suggèrent que des pressions encore plus élevées permettent une plus grande intégration de l'hydrogène dans le réseau d'or. Ce phénomène pourrait éclairer la composition interne des planètes géantes comme Jupiter, où l'on pense que l'hydrogène solide existe dans leurs intérieurs, et les processus de fusion nucléaire au cœur des étoiles. En substance, cette expérience offre une fenêtre sur des mondes étrangers et des réacteurs cosmiques naturels, démontrant comment la science progresse souvent par des surprises inattendues.