В екстремальних умовах золото переставляє свої атоми і утворює раніше невідому структуру. І коли тиск було висунуто на еквівалент тиску в центрі Землі, золото стало ще дивнішим.
Цей висновок випливає з нового дослідження, в якому дослідники з Національної лабораторії Лоуренса Лівермора (LLNL) та Інституту науки Карнегі практикували свою алхімію 21 століття в Національній лабораторії Аргонна в штаті Іллінойс. Використовуючи високоенергетичний лазер, вони нагрівали золото до екстремальних температур і стискали його до тиску, такого високого, як у центра Землі.
Більш конкретно, вони поклали маленький шматочок пластику перед шматочком золота, а потім вистрілили високоенергетичний лазер через пластик, який "в основному викликає вибух, який направляє пластик в одну сторону і ударні хвилі у зворотному напрямку", - сказав головний автор Річард Бріггс, докторантура LLNL.
Ці ударні хвилі потрапили в золото і змусили його стискатися і нагріватися надзвичайно швидко, протягом наносекунд. Потім вони потрапили в золото за допомогою рентгенівських променів і виявили, куди відскочили рентгенівські промені, щоб з'ясувати його структуру. Це "перший раз, коли ми коли-небудь змогли досягти таких умов високого тиску та високої температури та одночасно подивитися на них за допомогою рентгенівських променів", - сказав Бріггс Live Science. Те, що вони побачили, було "безумовно, сюрпризом".
Золото, як правило, утворює кристалічну структуру, яку матеріали вчені називають облицьованою кубікою (FCC). Уявіть собі куб, як штамп. Атоми сиділи б на кожному куті та на кожному обличчі, сказав Бріггс. Але більшість експериментів, проведених на золоті, включали стиснення його повільно і при кімнатній температурі, додав він.
Оскільки воно настільки лояльно формує цю кутову структуру, орієнтовану на обличчя, золото було використано як своєрідний "стандарт" в експериментах високого тиску для розрахунку тиску, сказав Бріггс. Але коли Бріггс та його команда стрімко стискали золото при високих температурах, воно сформувало те, що називається кубічною (скп) структурою, орієнтованою на тіло. Ця більш відкрита структура упаковує атоми в простір менш ефективно, а це означає, що золото не вважає за краще в такому вигляді, сказав він. Якби ви знову уявляли собі штамб, це було б так, якби атоми сиділи на кожному куті, із серединою лише один атом.
Висновок, що золото може утворювати цю нову структуру, може змінити те, як вчені використовують цей елемент як стандарт в експериментах під високим тиском, сказав Бріггс.
Команда виявила, що структура золота почала змінюватися від Fcc до ОЦК приблизно в 220 гігапаскалів (ГПа), що в 2,2 мільйона разів перевищує атмосферний тиск нашої планети. Більше того, коли дослідники стискали золото понад 250 ГПа до тиску, еквівалентного тиску, знайденому в центрі Землі (близько 330 ГПа), воно розплавилося.
Ці результати були опубліковані 24 липня в журналі Physical Review Letters.
