Under extrema förhållanden omorganiserar guld sina atomer och bildar en tidigare okänd struktur. Och när trycket pressades till motsvarigheten till dem i mitten av jorden, blev guldet ännu mer våldsamt.
Fyndet kommer från en ny studie där forskare från Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) och Carnegie Institution for Science utövade sin 21-talsk alchemi vid Argonne National Laboratory i Illinois. Med hjälp av en högenergilaser värmde de guld till extrema temperaturer och komprimerade det till tryck som var så höga som de som finns i jordens centrum.
Mer specifikt lägger de ett litet plaststycke framför en bit av guld och sköt sedan en högenergilaser genom plasten, som "i princip orsakar en explosion som skickar plast en väg och stötar vågor i motsatt riktning," sade huvudförfattare Richard Briggs, en postdoktor vid LLNL.
Dessa chockvågor träffade guldet och fick den att komprimera och värmas extremt snabbt inom nanosekunder. De slog sedan guldet med röntgenstrålar och upptäckte var röntgenstrålarna hoppade av för att få reda på dess struktur. Detta är "första gången vi någonsin har kunnat nå sådana högtrycks- och högtemperaturförhållanden och titta på dem samtidigt med röntgenstrålar," berättade Briggs till Live Science. Vad de såg var "verkligen en överraskning."
Guld bildar vanligtvis en kristallin struktur som materialforskare kallar ansiktscentrerad kubik (fcc). Föreställ dig en kub som en dyna. Atomer skulle sitta i varje hörn och varje ansikte, sade Briggs. Men de flesta experiment som gjordes på guld har inneburit att det sakta komprimeras och vid rumstemperatur, tillade han.
Eftersom den så lojalt bildar denna ansiktscentrerade kubiska struktur, har guld använts som en slags "standard" i högtrycksexperiment för att beräkna tryck, sade Briggs. Men när Briggs och hans team snabbt komprimerade guldet vid höga temperaturer, bildade det det som kallas den kroppscentrerade kubiska strukturen. Denna mer öppna struktur packar atomer i ett utrymme på ett mindre effektivt sätt, vilket innebär att guldet inte föredrar att vara i denna form, sade han. Om du skulle föreställa dig dören igen, skulle det vara som atomer satt i varje hörn, med bara en atom i mitten.
Upptäckten att guld kan bilda denna nya struktur kan förändra hur forskare använder elementet som en standard i högtrycksexperiment, sade Briggs.
Teamet konstaterade att guldstrukturen började förändras från fcc till bcc vid cirka 220 gigapascals (GPa), vilket är 2,2 miljoner gånger vår planets atmosfärstryck, säger forskarna i ett uttalande. Vad mer är, när forskarna komprimerade guldet utöver 250 GPa till tryck motsvarande det som finns i mitten av jorden (cirka 330 GPa) smälte det.
Resultaten publicerades 24 juli i tidskriften Physical Review Letters.
