Amerika Birleşik Devletleri'ndeki SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'ndan araştırmacıların öncülük ettiği uluslararası bir bilim insanı ekibi, daha önce bilinmeyen bir bileşik olan altın hidrürü başarıyla sentezleyerek bilim dünyasında büyük bir sürprize imza attı. Bu çığır açıcı keşif, aşırı kimya, dev gezegenlerin içyapısı ve yıldızlardaki nükleer füzyon süreçleri hakkında yeni anlayışlar sunuyor.
Deneyin kökeni, hidrokarbonların aşırı basınç ve yüksek sıcaklıklar altında elmasa nasıl dönüştüğünü araştıran bir çalışmaya dayanıyor. Avrupa XFEL'de (X-ışını Serbest Elektron Lazer Tesisi) Almanya'da gerçekleştirilen deneylerde ekip, hidrokarbon örneklerini ince bir altın folyo ile birlikte yerleştirdi. Altının temel amacı, X-ışınlarını emmek ve ısıyı iletmekti. Ancak beklenenin aksine, elmas oluşumunun yanı sıra bilim insanları altın hidrürün de ortaya çıktığını gözlemledi.
SLAC araştırmacısı ve çalışmanın baş yazarı Mungo Frost, "Bu tamamen beklenmedikti çünkü altın kimyasal olarak oldukça 'sıkıcı' ve tepkimeye girmeyen bir maddedir. Bu yüzden X-ışını emici olarak onu seçmiştik," şeklinde belirtti. Frost, bu sonuçların, sıcaklık ve basıncın geleneksel kimyayla rekabet etmeye başladığı ve bu tür egzotik bileşiklerin oluşabildiği aşırı koşullarda keşfedilmeyi bekleyen pek çok yeni kimya olduğunu gösterdiğini ekledi.
Angewandte Chemie International Edition'da yayımlanan bulgular, kimyasal davranışın gezegenlerin ve yıldızların içindeki koşulları yansıtan aşırı koşullar altında dramatik bir şekilde değişebileceğini gösteriyor. Bu koşulları sağlamak için araştırmacılar, elmas örs hücresini kullanarak Dünya'nın mantosunun altındakinden daha yüksek basınçlar uyguladılar ve X-ışını patlamalarıyla örnekleri 1.900°C'nin üzerine ısıttılar. Sonuçlar netti: Karbon atomları bir elmas kafesi oluşturmuştu. Daha da önemlisi, veriler hidrojen atomlarının altınla reaksiyona girerek altın hidrürü oluşturduğunu ortaya koydu.
Bu koşullar altında hidrojen, süperiyonik bir duruma geçti ve hidrojen atomlarının katı altın kafesi içinde serbestçe hareket etmesine olanak tanıdı. Bu olgu, altın hidrürün iletkenliğini artırıyor ve aşırı basınç ve sıcaklık altındaki maddelerin davranışı hakkında yeni bilgiler sunuyor. Mungo Frost, "Altın kafesini, hidrojenin ne yaptığını görmek için bir 'tanık' olarak kullanabiliriz," diye açıkladı.
Bu keşfin önemi, Jüpiter gibi dev gezegenlerin iç kısımlarında bulunan katı hidrojeni anlamaya yönelik etkilerinde yatıyor. Ayrıca yıldızlardaki nükleer füzyon süreçlerine de ışık tutuyor. Temelde bu deney, yabancı dünyalara ve doğal kozmik reaktörlere küçük bir pencere aralıyor. Bu keşif, gezegen bilimi ve enerji araştırmaları için olduğu kadar kimya bilgisinin sınırlarını genişletmek için de önemlidir.
Uzun süredir neredeyse inert kabul edilen altın, yalnızca aşırı basınç ve sıcaklık koşulları altında kararlı bir hidrür oluşturabileceğini göstermiştir. Soğutma üzerine altın ve hidrojen ayrışsa da, simülasyonlar daha yüksek basınçların daha fazla hidrojen atomunun altın kafesine entegre olmasını sağlayabileceğini öne sürüyor. SLAC'ta Yüksek Enerji Yoğunluğu Bölümü Direktörü ve baş araştırmacılardan Siegfried Glenzer, "Bu durumları deneysel olarak üretebilmemiz ve modelleyebilmemiz bizim için önemlidir. Bu simülasyon araçları, aşırı koşullar altındaki diğer malzemelerin egzotik özelliklerini modellemek için de uygulanabilir," yorumunu yaptı.
Elmas yaratma amacı güden ve beklenmedik bir deneysel sonuçla başlayan bu çalışma, daha önce yalnızca teorik olarak öngörülebilen aşırı koşullar altındaki kimyaya yönelik araştırma fırsatları sunan altın hidrürün önemli keşfine yol açmıştır. Araştırma, bilimin sıklıkla beklenmedik sürprizler yoluyla ilerlediğini vurgulamaktadır. Altının, evrendeki yeni bir kimya alemine açılan bir kapı olabileceğini kim düşünebilirdi ki?