Вчені довели, що золото може утворювати сполуки з воднем у надрах планет

Вчені вперше синтезували гідрид золота — хімічну сполуку золота і водню — шляхом створення екстремального тиску, подібного до того, який існує в надрах планет. До цього вважалося, що золото практично не реагує з воднем, але нові експерименти показують, що при тисках, наближених до мільйона атмосфер, воно може формувати стабільну сполуку з воднем.

Щоб досягти таких умов, дослідники використали спеціальні пристрої високого тиску, які здатні стиснути матеріал до станів, притаманних глибоким шарам земної мантії або ядра інших планет. Саме під цими надзвичайно високими тисками атоми водню і золота змушені впорядкуватися в нову кристалічну структуру, яку назвали гідридом золота.

Ілюстрація інтенсивних імпульсів від рентгенівського лазера на вільних електронах (ліворуч), що нагріває стиснуті зразки вуглеводнів до екстремальних умов, що призводить до реакції золота і водню з утворенням гідриду золота (в центрі). Атоми золота, показані золотим кольором, зафіксовані в гексагональній кристалічній решітці, через яку водень, показаний білим кольором, вільно дифундує в «суперіонному» стані. Джерело: Грег Стюарт/Національна лабораторія прискорювачів SLAC

Відкриття має фундаментальне значення для матеріалознавства. Воно демонструє, що під впливом екстремальних умов елементи можуть утворювати несподівані сполуки, які неможливі за звичайного атмосферного тиску. Це розширює уявлення про те, як можуть виглядати хімічні структури в глибинах планет і під впливом великих тисків.

Гідриди, як загальна група сполук, цікавлять вчених, оскільки вони можуть мати унікальні властивості, зокрема електричні чи теплові, що можуть бути корисними в екстремальних технологіях. Хоча практичне застосування гідридів із коштовних металів залишається відкритим питанням, саме експериментальне підтвердження їхньої існування є важливим кроком у дослідженні поведінки речовини під великою напругою.

Це відкриття також має значення для планетарної науки: якщо золото може утворювати сполуки під тиском, подібні процеси можуть відбуватися і для інших елементів у надрах великих планет, змінюючи моделі їхньої внутрішньої хімії та динаміки. У підсумку, дослідження демонструє, що при тисках, які значно перевищують земні поверхневі, матеріали поводяться набагато складніше, ніж раніше припускали, і це відкриває нові перспективи для науки про матеріали та планети.