Международная команда ученых, работающая под эгидой SLAC National Accelerator Laboratory (США) и на установках European XFEL (Германия), совершила неожиданное открытие, синтезировав ранее неизвестное соединение — гидрид золота. Этот прорыв, произошедший в ходе экспериментов, изначально направленных на создание алмазов, открывает новые перспективы для понимания экстремальной химии, процессов внутри планет-гигантов и звезд.
Исследование началось с попытки изучить трансформацию углеводородов в алмазы под воздействием колоссальных давлений и температур. Образцы углеводородов помещались в алмазную наковальню, где подвергались сжатию, многократно превышающему давление в недрах Земли, и нагревались рентгеновскими импульсами до температур свыше 1900°C. Золотая фольга использовалась в качестве вспомогательного материала для поглощения рентгеновского излучения и передачи тепла образцам.
К удивлению исследователей, помимо ожидаемого образования алмазов, произошло непредвиденное: атомы водорода вступили в реакцию с золотом, сформировав гидрид золота. "Это было совершенно неожиданно, поскольку золото обычно очень 'скучное' в химическом плане — почти не вступает в реакции. Именно поэтому мы выбрали его в качестве поглотителя рентгеновских лучей", — отметил Манго Фрост, ведущий автор исследования и научный сотрудник SLAC.
Это открытие демонстрирует, как радикально может меняться химическое поведение элементов в условиях, далеких от привычных. Полученный гидрид золота, существующий лишь при экстремальных условиях, предоставляет уникальную возможность для изучения поведения материи в таких средах. Водород в этих условиях переходит в так называемое "суперионное" состояние, свободно перемещаясь внутри кристаллической решетки золота, что повышает электропроводность гидрида золота и дает ценные сведения о плотном водороде, составляющем значительную часть внутренних слоев газовых гигантов, таких как Юпитер. Кроме того, эти условия аналогичны тем, что существуют в термоядерных реакторах звезд, что делает открытие важным для астрофизики.
Зигфрид Гленцер, директор отдела науки о высоких плотностях энергии в SLAC, подчеркнул важность таких исследований: "Для нас крайне важно иметь возможность экспериментально воспроизводить и моделировать эти состояния материи. Разработанные нами инструменты моделирования могут быть применены для изучения экзотических свойств других материалов в экстремальных условиях". Это подчеркивает роль передовых исследовательских центров, таких как SLAC, в расширении границ научного познания.
Открытие гидрида золота бросает вызов устоявшимся представлениям о химической инертности золота, демонстрируя, что даже самые стабильные элементы могут проявлять неожиданную активность при экстремальных давлениях и температурах. Это открывает путь к синтезу новых, ранее считавшихся невозможными соединений и материалов с уникальными свойствами. Исследователи полагают, что подобные методики могут быть использованы для создания других экзотических материалов, углубляя наше понимание фундаментальных свойств материи. Случайное открытие гидрида золота является ярким примером того, как научный прогресс часто движется вперед благодаря неожиданным результатам и готовности исследователей исследовать неизведанное.