Para peneliti secara tidak sengaja membuat senyawa emas baru yang belum pernah terjadi sebelumnya

Ilmuwan SLAC menciptakan hidrida emas dalam kondisi laboratorium yang ekstrem. Pekerjaan ini menyoroti proses hidrogen dan fusi yang padat.

Secara kebetulan dan untuk pertama kalinya, tim peneliti internasional yang dipimpin oleh para ilmuwan di Laboratorium Akselerator Nasional SLAC Departemen Energi AS berhasil menciptakan hidrida emas biner yang kokoh – sebuah senyawa yang disusun semata -mata dari atom emas dan hidrogen.

Tim awalnya berangkat untuk menyelidiki bagaimana hidrokarbon, molekul yang terbuat dari karbon dan hidrogen, berubah menjadi berlian di bawah tekanan dan panas yang ekstrem. Selama percobaan di European XFEL (X-ray Free-Electron Laser) di Jerman, mereka menempatkan sampel hidrokarbon dengan lapisan tipis foil emas, yang dimaksudkan hanya untuk menyerap sinar-X dan mentransfer panas ke hidrokarbon yang relatif lemah menyerap. Tanpa diduga, di samping pembentukan berlian, mereka mengamati penciptaan emas hidrida.

“Itu tidak terduga karena emas biasanya secara kimiawi sangat membosankan dan tidak reaktif-itulah sebabnya kami menggunakannya sebagai penyerap sinar-X dalam percobaan ini,” jelas Mungo Frost, seorang ilmuwan staf di SLAC dan penulis utama penelitian tersebut. “Hasil ini menunjukkan ada banyak kimia baru yang dapat ditemukan pada kondisi ekstrem di mana efek suhu dan tekanan mulai bersaing dengan kimia konvensional, dan Anda dapat membentuk senyawa eksotis ini.”

Temuan, diterbitkan di Edisi internasional kimia terapanmenunjukkan bagaimana perilaku kimia dapat bergeser secara dramatis di bawah lingkungan yang ekstrem, seperti yang ditemukan jauh di dalam planet atau di dalam bintang yang menggerakkan hidrogen.

Mempelajari hidrogen padat

Untuk mencapai hasil ini, para peneliti mengompresi sampel hidrokarbon untuk tekanan yang melebihi yang di dalam mantel bumi menggunakan sel landasan berlian. Mereka kemudian mengekspos sampel ke semburan pulsa sinar-X dari XFEL Eropa, memanaskannya di atas 3.500 derajat Fahrenheit. Dengan menganalisis bagaimana sinar-X yang tersebar dari sampel, tim melacak perubahan struktural yang terjadi.

Seperti yang diantisipasi, data mengkonfirmasi bahwa atom karbon telah diatur ke dalam kisi berlian. Namun, mereka juga mengungkapkan sinyal yang tidak terduga: atom hidrogen telah bereaksi dengan foil emas untuk membentuk hidrida emas.

Pada kondisi yang dihasilkan dalam percobaan, hidrogen ada dalam keadaan “superionik” yang padat, di mana atom hidrogen bergerak bebas di dalam kisi emas yang kaku. Perilaku ini meningkatkan konduktivitas hidrida emas, menawarkan wawasan baru tentang perilaku bahan di bawah tekanan dan suhu yang ekstrem.

Hidrogen, yang merupakan elemen paling ringan dari tabel periodik, sulit untuk dipelajari dengan sinar-X karena melingkupkan sinar-X hanya lemah. Di sini, bagaimanapun, hidrogen superionik berinteraksi dengan atom emas yang jauh lebih berat, dan tim dapat mengamati dampak hidrogen pada bagaimana kisi-kisi emas yang tersebar. “Kita bisa menggunakan kisi emas sebagai saksi untuk apa yang dilakukan hidrogen,” kata Mungo.

Emas hidrida menawarkan cara untuk mempelajari hidrogen atom padat dalam kondisi yang mungkin juga berlaku untuk situasi lain yang secara eksperimental tidak dapat diakses secara langsung. Sebagai contoh, hidrogen padat membentuk interior planet -planet tertentu, jadi mempelajarinya di laboratorium dapat mengajari kita lebih banyak tentang dunia asing itu. Ini juga dapat memberikan wawasan baru tentang proses fusi nuklir di dalam bintang -bintang seperti matahari kita dan membantu mengembangkan teknologi untuk memanfaatkan energi fusi di bumi.

Menjelajahi Kimia Baru

Selain membuka jalan bagi studi hidrogen padat, penelitian ini juga menawarkan jalan untuk mengeksplorasi kimia baru. Emas, yang umumnya dianggap sebagai logam yang tidak reaktif, ditemukan membentuk hidrida yang stabil pada tekanan dan suhu yang sangat tinggi. Faktanya, tampaknya hanya stabil pada kondisi ekstrem seperti ketika mendingin, emas dan hidrogen terpisah. Simulasi juga menunjukkan bahwa lebih banyak hidrogen dapat masuk dalam kisi emas pada tekanan yang lebih tinggi.

Kerangka kerja simulasi juga dapat diperpanjang melampaui hidrida emas. “Sangat penting bahwa kita dapat secara eksperimental memproduksi dan memodelkan negara -negara ini dalam kondisi ekstrem ini,” kata Siegfried Glenzer, direktur dan profesor divisi kepadatan energi tinggi foton Sains di SLAC dan penyelidik utama penelitian ini. “Alat simulasi ini dapat diterapkan untuk memodelkan sifat material eksotis lainnya dalam kondisi ekstrem.”

Referensi: “Sintesis Emas Hidrida pada Tekanan Tinggi dan Suhu Tinggi” oleh Mungo Frost, Kilian Abraham, Alexander F. Goncharov, R. Stewart McWilliams, Rachel J. Suami, Michal Andrzejewski, Karen Baehtz, Armin Bergermann, Danielle Brown, Elena Bycova, Anna, Arminer Bergermann, Danielle, Elena Bycova, Anna, Baehtz, Armin Bergermann, Danielle, Elena Bycova, Anna, Baehtz, Armin Bergermann, Danielle, Elena Bycova, Anna. Konstantin Glazyrin, Heinz Graafsma, Nicolas Jaisle, Zuzana Konôpková, Torsten Laurus, Yu Lin, Bernhard Massani, Maximilian Schulze, Cornelius Strohm, Minxue Tang, Zena Youn Siegfried H. Glenzer, Agustus 4, Agustus, 202.1 Agustus, Zena Youn Siegfried H. Glenzer, Agustus, 202.1 Agustus, 2025, Zena Youn Siegfried H. Glenzer, Agustus, 8, 202.1 Agustus, Zena Youn Siegfried H. Glenzer, Agustus, 8, 202.1 Agustus, Zena Youn Siegried H. Glenzer, Agustus, 8, 202.1 Agustus, Zena Youn Siegrried H. Glenzer, August 4, August 4, 202.112 Edisi internasional kimia terapan.
Dua: 10.1002/anie.202505811

Bagian dari pekerjaan ini didukung oleh Kantor Sains DOE.

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.