Międzynarodowy zespół naukowców, prowadzony przez badaczy ze SLAC National Accelerator Laboratory w USA, przypadkowo zsyntetyzował nowy związek chemiczny – wodorek złota (AuHx). Odkrycie to, będące wynikiem eksperymentów mających na celu badanie transformacji węglowodorów w diamenty pod wpływem ekstremalnych ciśnień i temperatur, otwiera nowe perspektywy w zrozumieniu procesów zachodzących we wnętrzach planet i gwiazd.
Eksperyment, przeprowadzony w European XFEL w Niemczech, pierwotnie zakładał użycie cienkiej folii złota jako absorbera promieniowania rentgenowskiego. Złoto, znane ze swojej obojętności chemicznej, miało pozostać biernym elementem procesu. Jednak w warunkach przekraczających 40 gigapaskali i temperatur sięgających 1900 stopni Celsjusza, uzyskanych za pomocą komór diamentowych i impulsów lasera rentgenowskiego, zaobserwowano nieoczekiwaną reakcję atomów wodoru ze złotem, prowadzącą do powstania wodorku złota.
Mungo Frost, główny autor publikacji i badacz ze SLAC, podkreślił zaskoczenie zespołu: „To było całkowicie nieoczekiwane, ponieważ złoto jest zazwyczaj bardzo «nudne» chemicznie – prawie niereaktywne. To właśnie dlatego wybraliśmy je jako absorber.” Odkrycie, opisane w Angewandte Chemie International Edition, dowodzi, że właściwości chemiczne materii mogą ulegać drastycznym zmianom w ekstremalnych warunkach, naśladując te panujące we wnętrzach planet i gwiazd.
Kluczowym aspektem tego odkrycia jest stan wodoru w nowo powstałym związku. W ekstremalnych warunkach wodór przechodzi w stan superjonowy, co oznacza, że jego atomy poruszają się swobodnie wewnątrz sztywnej sieci krystalicznej złota. Zwiększa to znacząco przewodnictwo elektryczne wodorku złota. Jak wyjaśnia Frost, „Możemy wykorzystać złotą sieć jako «świadka», aby zobaczyć, co robi wodór”. Ta unikalna interakcja dostarcza cennych informacji na temat zachowania materii pod wpływem skrajnych ciśnień i temperatur.
Znaczenie tego odkrycia wykracza poza samą chemię. Badania nad wodorkiem złota mogą pomóc w lepszym zrozumieniu procesów zachodzących we wnętrzach planet gazowych, takich jak Jowisz, gdzie wodór występuje w podobnych, ekstremalnych warunkach. Siegfried Glenzer, dyrektor High Energy Density Division w SLAC, zaznaczył: „Ważne jest, abyśmy mogli eksperymentalnie wytwarzać i modelować te stany materii. Te narzędzia symulacyjne mogą być również stosowane do modelowania egzotycznych właściwości innych materiałów w ekstremalnych warunkach.” Odkrycie to otwiera również potencjalne ścieżki do rozwoju technologii fuzji jądrowej, poprzez lepsze zrozumienie zachowania wodoru w warunkach zbliżonych do tych panujących w gwiazdach.
Choć wodorek złota rozpada się natychmiast po powrocie do normalnych warunków ciśnienia i temperatury, jego istnienie jest dowodem na to, jak wiele jeszcze nie wiemy o zachowaniu materii. Badania te podkreślają, że nauka często rozwija się poprzez nieoczekiwane odkrycia, rzucając nowe światło na pozornie dobrze poznane pierwiastki i otwierając drzwi do eksploracji nieznanych obszarów chemii.