El oro ha sido durante mucho tiempo sinónimo de inercia: apenas reacciona con nada, lo que le permite mantener su brillo durante milenios. Sin embargo, un sorprendente descubrimiento en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC de Estados Unidos ha reescrito por completo nuestra comprensión del oro. Mientras realizaban experimentos de alta presión y alta temperatura que simulaban las condiciones de un núcleo planetario, científicos combinaron inesperadamente oro con átomos de hidrógeno, creando un compuesto sólido único en su tipo: el hidruro de oro. Este descubrimiento no solo desafía los libros de texto de química, sino que también abre potencialmente nuevos capítulos en la exploración del universo y el desarrollo de nuevos materiales.
Tabla de contenido
La inercia química del oro: un símbolo de permanencia y no reactividad
Desde la antigüedad, el oro ha simbolizado riqueza y eternidad, en parte debido a su casi inercia ante las reacciones químicas. Insensible al oxígeno, al agua y a la mayoría de las sustancias, el oro resiste la oxidación y la corrosión, lo que le permite conservarse durante mucho tiempo y utilizarse como moneda y depósito de valor. En química, el oro se clasifica como un metal «muy inerte», que rara vez forma compuestos con otros elementos.
Desafiando lo imposible: El nacimiento del hidrógeno dorado
Sin embargo, un equipo de investigación del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, en Estados Unidos, combinó inesperadamente átomos de oro e hidrógeno en un experimento extremo, creando un sólido nunca antes visto llamado «hidruro de oro». Este descubrimiento rompió con la percepción de la inercia del oro y reveló nuevos comportamientos químicos que pueden desencadenarse bajo presiones y temperaturas extremas.
Experimentos de alta presión y alta temperatura: De diamantes a nuevos materiales
El objetivo original del equipo de investigación era observar la transformación de hidrocarburos en diamantes bajo presión y temperatura ultraaltas. Colocaron muestras de hidrocarburos incrustadas en láminas de oro en una olla a presión a medida, a temperaturas superiores a 1900 °C y presiones que alcanzaban millones de veces la presión atmosférica. Posteriormente, calentaron y observaron el proceso utilizando un láser de electrones libres de rayos X (XFEL) europeo.
Además de la formación esperada de estructuras de diamante, el equipo descubrió inesperadamente que los átomos de hidrógeno reaccionaban con la lámina de oro, formando una señal estable de hidruro de oro. Aún más sorprendente, el hidrógeno en este entorno adquirió un estado «superiónico», moviéndose libremente a través de la red de oro y mejorando significativamente la conductividad del hidruro de oro.
Nuevas reglas para la química en condiciones extremas
A temperatura y presión normales, es prácticamente imposible que el hidruro de oro exista de forma estable. Sin embargo, bajo presión y temperatura extremas, las reglas químicas convencionales parecen reescribirse, permitiendo que incluso este metal inerte se combine con hidrógeno. Las investigaciones han demostrado que, a medida que aumenta la presión, la red del oro puede albergar aún más átomos de hidrógeno, lo que podría formar compuestos más complejos o compuestos con propiedades únicas.
Nueva forma de observar el hidrógeno denso
Debido a que el hidrógeno es un elemento extremadamente ligero y dispersa los rayos X muy débilmente, ha sido difícil observarlo directamente. Sin embargo, la estructura del hidruro de oro permite a los científicos rastrear indirectamente el comportamiento del hidrógeno a través de su red. Esto proporciona un nuevo método para estudiar el hidrógeno denso en el interior de los planetas, especialmente en entornos extremos como los que se encuentran en planetas gigantes como Júpiter y Saturno, o en los núcleos de las estrellas.
Revelaciones del laboratorio al universo
El descubrimiento del hidruro de oro no solo representa un gran avance en la ciencia de los materiales, sino que también tiene el potencial de impulsar la astronomía y las ciencias de la Tierra. Puede ayudarnos a simular los estados materiales dentro de los exoplanetas e incluso proporcionar nuevas pistas para comprender los procesos de fusión en los núcleos estelares. En el futuro, esta tecnología y este método de simulación también podrían aplicarse a la investigación sobre la energía de fusión, contribuyendo al desarrollo de energías limpias.
Explorando las posibilidades futuras de la nueva química
Los resultados del equipo SLAC demuestran que, en condiciones extremas, los efectos de la temperatura y la presión pueden competir con las leyes tradicionales de la química, dando lugar a compuestos completamente nuevos y fases exóticas. Más allá del hidruro de oro, este marco experimental y de simulación puede extenderse a otros elementos y materiales, abriendo una nueva vía para la exploración de la química inexplorada.
Referencias
- Los científicos que querían estudiar cómo los hidrocarburos se transforman en diamantes sintetizaron accidentalmente un material extremo llamado «hidruro de oro».
- Investigadores de SLAC forjan un compuesto de oro sin precedentes bajo calor y presión extremos
(Fuente de la primera imagen: Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC)
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