黄金，一直以来都是「惰性」的代名词——它几乎不与任何物质反应，正因如此才能历经千年依然闪耀。然而，美国 SLAC 国家加速器实验室的一项意外发现，彻底改写了我们对黄金的认知。科学家在模拟行星核心环境的高压高温实验中，意外让黄金与氢原子结合，诞生了史无前例的固体化合物——氢化金。这不仅挑战了化学课本，也可能为探索宇宙与开发新材料揭开新篇章。
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黄金的化学惰性：永恒与不反应的象征
自古以来，黄金便象征着财富与永恒，其中一个原因正是它几乎不参与化学反应。黄金对氧气、水以及大多数物质都无动于衷，不易生锈或腐蚀，因此能长久保存并被用作货币与价值储存手段。在化学领域中，黄金被归类为「极不活泼」的金属之一，几乎不与其他元素形成化合物。
挑战不可能：氢化金的诞生
然而，美国 SLAC 国家加速器实验室的研究团队在一次极端条件的实验中，意外促成了黄金与氢原子结合，创造出前所未见的固体「氢化金（gold hydride）」。这一发现打破了人们对黄金惰性的认知，也揭示了极端压力与温度可能触发的新化学行为。
高压高温实验：从金刚石到新物质
研究团队原本的目标是观察碳氢化合物在超高压与高温下转化为金刚石的过程。他们将嵌入金箔的碳氢化合物样品放入温度逾 1,900°C、压力达数百万倍大气压的特制「压力锅」，并以欧洲 X 射线自由电子雷射（XFEL）进行加热与观测。
除了如预期般见到金刚石结构的生成，团队意外发现氢原子与金箔发生反应，形成稳定的氢化金讯号。更令人惊讶的是，氢在此环境中呈现「超离子」状态，自由穿梭于金的晶格之间，使氢化金的导电性显著提升。
极端条件下的化学新规则
在常温常压下，氢化金几乎不可能稳定存在。但在极端压力与温度下，传统化学规则似乎被改写，让黄金这种惰性金属也能与氢结合。研究显示，当压力进一步升高，金的晶格甚至能容纳更多氢原子，可能形成更复杂或性能特殊的化合物。
观察致密氢的新途径
由于氢是极轻且散射 X 射线能力极弱的元素，一直难以直接观测。然而，氢化金的结构使科学家能透过金的晶格间接追踪氢的行为。这为研究行星内部的致密氢提供了新方法，尤其是在木星、土星等巨行星或恒星核心这类极端环境中。
从实验室到宇宙的启示
氢化金的发现不仅是材料科学的一大突破，也可能推动天文与地球科学的进展。它能帮助我们模拟外星行星内部的物质状态，甚至提供理解恒星内核融合过程的新线索。未来，这项技术与模拟方法还可能应用于聚变能源研究，为清洁能源的开发提供助力。
探索新化学的未来可能
SLAC 团队的成果证明，在极端条件下，温度与压力的影响足以与传统化学定律竞争，催生出全新的化合物与奇异相态。除了氢化金之外，这套实验与模拟框架也能延伸至其他元素与材料，开启一条探索未知化学领域的新途径。
参考资料
- 本想研究碳氢化合物如何变金刚石，科学家意外合成极端材料「氢化金」
- SLAC researchers forge unprecedented gold compound at extreme heat and pressure
（首图来源：SLAC 国家加速器实验室）
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