Vàng từ lâu đã được coi là biểu tượng của sự trơ – nó hầu như không phản ứng với bất cứ thứ gì, một thực tế cho phép nó duy trì độ sáng chói trong hàng thiên niên kỷ. Tuy nhiên, một khám phá đáng ngạc nhiên tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC ở Hoa Kỳ đã hoàn toàn thay đổi hiểu biết của chúng ta về vàng. Trong khi tiến hành các thí nghiệm áp suất cao, nhiệt độ cao mô phỏng các điều kiện của lõi hành tinh, các nhà khoa học đã bất ngờ kết hợp vàng với các nguyên tử hydro, tạo ra một hợp chất rắn đầu tiên thuộc loại này: vàng hydride. Khám phá này không chỉ thách thức các sách giáo khoa hóa học mà còn có khả năng mở ra những chương mới trong việc khám phá vũ trụ và phát triển các vật liệu mới.
Mục lục
Tính trơ về mặt hóa học của vàng: biểu tượng của sự bền vững và không phản ứng
Từ thời cổ đại, vàng đã tượng trưng cho sự giàu có và vĩnh cửu, một phần là do tính trơ gần như tuyệt đối của nó đối với các phản ứng hóa học. Không bị oxy, nước và hầu hết các chất khác làm ảnh hưởng, vàng có khả năng chống gỉ sét hoặc ăn mòn, cho phép bảo quản lâu dài và được sử dụng làm tiền tệ và lưu trữ giá trị. Trong hóa học, vàng được phân loại là một kim loại “rất trơ”, hiếm khi tạo thành hợp chất với các nguyên tố khác.
Thách thức điều không thể: Sự ra đời của Hydro vàng
Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC ở Hoa Kỳ đã bất ngờ kết hợp các nguyên tử vàng và hydro trong một thí nghiệm cực đoan, tạo ra một chất rắn chưa từng thấy trước đây có tên là “vàng hydride”. Khám phá này đã phá vỡ nhận thức về tính trơ của vàng và tiết lộ những hành vi hóa học mới có thể được kích hoạt bởi áp suất và nhiệt độ cực cao.
Thí nghiệm áp suất cao, nhiệt độ cao: Từ kim cương đến vật liệu mới
Mục tiêu ban đầu của nhóm nghiên cứu là quan sát quá trình biến đổi hydrocarbon thành kim cương dưới áp suất và nhiệt độ cực cao. Họ đặt các mẫu hydrocarbon được nhúng trong lá vàng vào một “nồi áp suất” được thiết kế riêng ở nhiệt độ trên 1.900°C và áp suất đạt tới hàng triệu lần áp suất khí quyển. Sau đó, họ nung nóng và quan sát quá trình này bằng Laser Electron Tự do Tia X Châu Âu (XFEL).
Ngoài sự hình thành cấu trúc kim cương như mong đợi, nhóm nghiên cứu bất ngờ phát hiện ra rằng các nguyên tử hydro phản ứng với lá vàng, tạo thành tín hiệu vàng hydride ổn định. Đáng ngạc nhiên hơn nữa, hydro trong môi trường này đạt trạng thái “siêu ion”, di chuyển tự do qua mạng vàng và tăng đáng kể độ dẫn điện của vàng hydride.
Quy tắc mới cho hóa học trong điều kiện khắc nghiệt
Ở nhiệt độ và áp suất bình thường, vàng hydride hầu như không thể tồn tại ổn định. Tuy nhiên, dưới áp suất và nhiệt độ cực đại, các quy tắc hóa học thông thường dường như được viết lại, cho phép ngay cả kim loại trơ này cũng kết hợp với hydro. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi áp suất tăng, mạng tinh thể vàng có thể chứa nhiều nguyên tử hydro hơn, có khả năng tạo thành các hợp chất phức tạp hơn hoặc các hợp chất có tính chất độc đáo.
Cách mới để quan sát hydro dày đặc
Vì hydro là một nguyên tố cực kỳ nhẹ và tán xạ tia X rất yếu, nên việc quan sát trực tiếp nó rất khó khăn. Tuy nhiên, cấu trúc của vàng hydride cho phép các nhà khoa học theo dõi gián tiếp hành vi của hydro thông qua mạng tinh thể vàng. Điều này cung cấp một phương pháp mới để nghiên cứu hydro đậm đặc bên trong các hành tinh, đặc biệt là trong các môi trường khắc nghiệt như ở các hành tinh khổng lồ như Sao Mộc và Sao Thổ, hoặc trong lõi của các ngôi sao.
Những tiết lộ từ phòng thí nghiệm đến vũ trụ
Việc phát hiện ra vàng hydride không chỉ là một bước đột phá lớn trong khoa học vật liệu mà còn có tiềm năng thúc đẩy thiên văn học và khoa học Trái Đất. Nó có thể giúp chúng ta mô phỏng trạng thái vật chất bên trong các ngoại hành tinh và thậm chí cung cấp manh mối mới để hiểu các quá trình tổng hợp hạt nhân bên trong lõi sao. Trong tương lai, công nghệ và phương pháp mô phỏng này cũng có thể được áp dụng cho nghiên cứu năng lượng tổng hợp, góp phần phát triển năng lượng sạch.
Khám phá những khả năng tương lai của hóa học mới
Kết quả của nhóm SLAC chứng minh rằng trong điều kiện khắc nghiệt, tác động của nhiệt độ và áp suất có thể vượt qua các định luật hóa học truyền thống, tạo ra những hợp chất hoàn toàn mới và các pha kỳ lạ. Ngoài vàng hydride, khuôn khổ thử nghiệm và mô phỏng này có thể được mở rộng sang các nguyên tố và vật liệu khác, mở ra một hướng đi mới cho việc khám phá hóa học chưa được khám phá.
Tài liệu tham khảo
- Các nhà khoa học muốn nghiên cứu cách hydrocarbon biến thành kim cương đã vô tình tổng hợp một vật liệu cực đoan gọi là “vàng hydride”
- Các nhà nghiên cứu SLAC tạo ra hợp chất vàng chưa từng có ở nhiệt độ và áp suất cực cao
(Nguồn: Phòng thí nghiệm máy gia tốc quốc gia SLAC)
Về mài mòn: Chúng tôi cung cấp các điều chỉnh tùy chỉnh để điều chỉnh tỷ lệ theo nhu cầu gia công, nhằm đạt hiệu quả tối đa.
Hãy liên hệ với chúng tôi, sẽ có chuyên gia hỗ trợ giải đáp cho bạn.
Nếu cần báo giá tùy chỉnh, hãy liên hệ với chúng tôi.
Thời gian hỗ trợ khách hàng: Thứ Hai đến Thứ Sáu, từ 09:00 đến 18:00.
phone：07 223 1058
Nếu có chủ đề muốn tìm hiểu hoặc không thể nói rõ qua điện thoại, hãy nhắn tin trực tiếp qua Facebook nhé~~
honway fb：https://www.facebook.com/honwaygroup
Các bài viết mà bạn có thể quan tâm…
[wpb-random-posts]
