es.wedoany.com Noticia: Un equipo internacional liderado por el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC (SLAC National Accelerator Laboratory) del Departamento de Energía de EE. UU. sintetizó accidentalmente un compuesto sólido formado por átomos de oro e hidrógeno —hidruro de oro— en experimentos de alta presión y alta temperatura. Es la primera vez que los científicos crean esta sustancia, y los resultados se han publicado en la revista Angewandte Chemie International Edition.
Este descubrimiento se originó a partir de un estudio sobre el mecanismo de formación del diamante. En el experimento, los investigadores buscaban inicialmente determinar el tiempo necesario para que los hidrocarburos formaran diamantes bajo condiciones extremas de alta temperatura y alta presión. Para ello, comprimieron muestras de hidrocarburos en un yunque de diamante a presiones superiores a las existentes en el manto terrestre, y luego las calentaron a más de 1900 grados Celsius utilizando pulsos repetidos de rayos X del European XFEL en Alemania. La lámina de oro en la muestra se usó originalmente como absorbedor de rayos X para ayudar a calentar los hidrocarburos, que absorben débilmente la radiación. El experimento registró el resultado esperado de que los átomos de carbono formaran una estructura de diamante, pero los científicos también detectaron inesperadamente señales de una reacción entre el hidrógeno y el oro, generando hidruro de oro.
Este resultado es notable porque el oro es conocido por su baja reactividad química. Mungo Frost, científico del SLAC que lideró la investigación, afirmó que el resultado fue inesperado, ya que el oro suele ser "monótono" e inactivo en términos químicos. Los investigadores creen que la presión y temperatura extremas pueden alterar el comportamiento de materiales conocidos, abriendo espacio para reacciones químicas que no ocurren en condiciones normales. Los hallazgos ayudan a demostrar cómo las reglas químicas pueden cambiar en entornos extremos, como los planetas.
Durante el experimento, el hidrógeno entró en un estado superiónico. En este estado denso, los átomos de hidrógeno fluyen libremente dentro de la rígida estructura atómica del oro. Este comportamiento aumenta la conductividad eléctrica del hidruro de oro y permite a los científicos observar cambios en la forma en que la estructura cristalina del oro dispersa los rayos X. Dado que el hidrógeno es difícil de estudiar directamente con rayos X, el equipo utilizó la estructura cristalina del oro como un "testigo" del comportamiento del hidrógeno, lo que permitió observar cómo se comporta el hidrógeno dentro del material.
Este compuesto solo puede existir en condiciones extremas; al enfriar la muestra, el oro y el hidrógeno se separan nuevamente. El equipo de investigación indicó que el hidruro de oro ofrece un nuevo método para estudiar hidrógeno atómico denso en el laboratorio, un tipo de hidrógeno asociado con entornos que no son accesibles directamente en experimentos ordinarios, como el interior de ciertos planetas. El estudio también podría proporcionar información sobre procesos de fusión nuclear en estrellas como el Sol y posiblemente ayudar en investigaciones relacionadas con el desarrollo de tecnologías de fusión en la Tierra. Las simulaciones del equipo también sugieren que, si se aplica una presión aún mayor, la estructura cristalina del oro podría albergar más hidrógeno.
Además del descubrimiento del hidruro de oro, el estudio muestra una vía para investigar nueva química en entornos extremos. Siegfried Glenzer, jefe de la División de Alta Densidad de Energía del SLAC y profesor de ciencia fotónica, afirmó que producir y simular estos estados es muy importante para estudiar materiales exóticos, y que las herramientas de simulación utilizadas en el estudio también pueden aplicarse a la investigación de propiedades de otros materiales en condiciones extremas. El equipo de investigación incluye científicos del SLAC, la Universidad de Rostock (Universität Rostock), el Sincrotrón de Electrones Alemán (DESY), el European XFEL, el Centro Helmholtz de Dresde-Rossendorf (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf), la Universidad de Frankfurt (Universität Frankfurt), la Universidad de Bayreuth (Universität Bayreuth), la Universidad de Edimburgo (University of Edinburgh), el Instituto Carnegie para la Ciencia (Carnegie Institution for Science), la Universidad de Stanford (Stanford University) y el Instituto Stanford de Materiales y Ciencias de la Energía (SIMES). Parte del trabajo fue financiado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU.
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