Złoto od dawna jest synonimem bezwładności – prawie z niczym nie reaguje, co pozwala mu zachować swój blask przez tysiąclecia. Jednak zaskakujące odkrycie w Narodowym Laboratorium Akceleratora SLAC w Stanach Zjednoczonych całkowicie zmieniło naszą wiedzę na temat złota. Podczas przeprowadzania eksperymentów wysokociśnieniowych i wysokotemperaturowych, symulujących warunki panujące w jądrze planety, naukowcy niespodziewanie połączyli złoto z atomami wodoru, tworząc pierwszy w swoim rodzaju stały związek chemiczny: wodorek złota. To odkrycie nie tylko stanowi wyzwanie dla podręczników chemii, ale także potencjalnie otwiera nowe rozdziały w eksploracji wszechświata i rozwoju nowych materiałów.
Spis treści:
Chemiczna obojętność złota: symbol trwałości i braku reaktywności
Od czasów starożytnych złoto symbolizowało bogactwo i wieczność, częściowo ze względu na swoją niemal całkowitą obojętność na reakcje chemiczne. Niewrażliwe na tlen, wodę i większość substancji, złoto jest odporne na rdzewienie i korozję, co pozwala na jego długotrwałe przechowywanie i wykorzystywanie jako waluty oraz środka przechowywania wartości. W chemii złoto jest klasyfikowane jako metal „bardzo obojętny”, rzadko tworzący związki z innymi pierwiastkami.
Wyzwanie niemożliwego: Narodziny złotego wodoru
Jednak zespół badawczy z Narodowego Laboratorium Akceleratora SLAC w Stanach Zjednoczonych niespodziewanie połączył atomy złota i wodoru w ekstremalnym eksperymencie, tworząc nigdy wcześniej niewidziany stały materiał zwany „wodorkiem złota”. To odkrycie zburzyło dotychczasowe przekonanie o bezwładności złota i ujawniło nowe zachowania chemiczne, które mogą być wywoływane przez ekstremalne ciśnienia i temperatury.
Eksperymenty w warunkach wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury: od diamentów do nowych materiałów
Pierwotnym celem zespołu badawczego była obserwacja przemiany węglowodorów w diamenty pod wpływem ultrawysokiego ciśnienia i temperatury. Umieścili oni próbki węglowodorów zatopione w złotej folii w specjalnie zaprojektowanym „szybkowarze” w temperaturze przekraczającej 1900°C i pod ciśnieniem sięgającym milionów razy ciśnienia atmosferycznego. Następnie podgrzali je i obserwowali proces za pomocą europejskiego rentgenowskiego lasera na swobodnych elektronach (XFEL).
Oprócz oczekiwanego tworzenia struktur diamentowych, zespół nieoczekiwanie odkrył, że atomy wodoru reagują z folią złota, tworząc stabilny sygnał wodorku złota. Co jeszcze bardziej zaskakujące, wodór w tym środowisku przyjmuje stan „nadmiarowy”, swobodnie przemieszczając się przez złotą sieć krystaliczną i znacząco zwiększając przewodność wodorku złota.
Nowe zasady dotyczące chemii w warunkach ekstremalnych
W normalnej temperaturze i ciśnieniu, wodorek złota praktycznie nie może istnieć stabilnie. Jednak pod wpływem ekstremalnego ciśnienia i temperatury, konwencjonalne zasady chemiczne zdają się ulegać zmianie, umożliwiając nawet temu obojętnemu metalowi łączenie się z wodorem. Badania wykazały, że wraz ze wzrostem ciśnienia, sieć krystaliczna złota może pomieścić jeszcze więcej atomów wodoru, potencjalnie tworząc bardziej złożone związki lub związki o unikalnych właściwościach.
Nowy sposób obserwacji gęstego wodoru
Ponieważ wodór jest niezwykle lekkim pierwiastkiem i bardzo słabo rozprasza promieniowanie rentgenowskie, jego bezpośrednia obserwacja była dotychczas trudna. Jednak struktura wodorku złota pozwala naukowcom pośrednio śledzić zachowanie wodoru w sieci krystalicznej złota. To z kolei stwarza nową metodę badania gęstego wodoru wewnątrz planet, zwłaszcza w ekstremalnych warunkach, takich jak te występujące w planetach olbrzymach, takich jak Jowisz i Saturn, lub w jądrach gwiazd.
Objawienia z laboratorium dla wszechświata
Odkrycie wodorku złota to nie tylko przełom w materiałoznawstwie, ale ma również potencjał, by pogłębić wiedzę astronomiczną i o Ziemi. Może ono pomóc nam symulować stany materii wewnątrz egzoplanet, a nawet dostarczyć nowych wskazówek do zrozumienia procesów syntezy jądrowej w jądrach gwiazd. W przyszłości ta technologia i metoda symulacji mogą znaleźć zastosowanie również w badaniach nad energią fuzyjną, przyczyniając się do rozwoju czystej energii.
Badanie przyszłych możliwości nowej chemii
Wyniki zespołu SLAC dowodzą, że w ekstremalnych warunkach wpływ temperatury i ciśnienia może konkurować z tradycyjnymi prawami chemii, prowadząc do powstania zupełnie nowych związków i egzotycznych faz. Poza wodorkiem złota, te ramy eksperymentalne i symulacyjne można rozszerzyć na inne pierwiastki i materiały, otwierając nowe możliwości eksploracji nieznanej chemii.
Materiały Referencyjne
- Naukowcy, którzy chcą zbadać, w jaki sposób węglowodory przekształcają się w diamenty, przypadkowo syntetyzują ekstremalny materiał zwany „wodorkiem złota”
- Naukowcy z SLAC stworzyli niespotykany związek złota w warunkach ekstremalnego ciepła i ciśnienia
(Źródło: Narodowe Laboratorium Akceleratorów SLAC)
W zakresie szlifowania oferujemy indywidualne dostosowanie. Możemy modyfikować proporcje zgodnie z Twoimi potrzebami, aby osiągnąć najwyższą wydajność.
Zapraszamy do kontaktu, nasi specjaliści odpowiedzą na Twoje pytania.
Jeśli potrzebujesz wyceny, skontaktuj się z nami.
Godziny obsługi klienta: poniedziałek – piątek 09:00-18:00
Numer kontaktowy：07 223 1058
Jeśli masz jakieś pytania, zapraszamy do wysłania wiadomości prywatnej na Facebooku!
Nasza strona na FB：https://www.facebook.com/honwaygroup
Być może zainteresują cię inne artykuły…
[wpb-random-posts]
