Onder extreme omstandigheden herschikt goud zijn atomen en vormt een voorheen onbekende structuur. En toen de druk werd opgevoerd tot het equivalent van die in het midden van de aarde, werd het goud nog vreemder.
De bevinding komt uit een nieuwe studie waarin onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en het Carnegie Institute for Science hun 21e-eeuwse alchemie beoefenden in het Argonne National Laboratory in Illinois. Met behulp van een hoogenergetische laser verhitten ze goud tot extreme temperaturen en persten ze samen tot een druk die zo hoog is als die in het centrum van de aarde.
Meer specifiek plaatsten ze een klein stukje plastic voor een stuk goud en schoten vervolgens een hoogenergetische laser door het plastic, wat 'in feite een explosie veroorzaakt die plastic de ene kant op stuurt en schokgolven in de tegenovergestelde richting', zei hij. hoofdauteur Richard Briggs, postdoctoraal wetenschapper bij LLNL.
Die schokgolven sloegen op het goud en zorgden ervoor dat het binnen nanoseconden extreem snel comprimeerde en opwarmde. Vervolgens raakten ze het goud met röntgenstralen en ontdekten waar de röntgenstralen terugkaatsten om de structuur ervan te achterhalen. Dit is "de eerste keer dat we ooit in staat zijn geweest om zulke hoge druk en hoge temperaturen te bereiken en ze tegelijkertijd met röntgenstralen te bekijken", vertelde Briggs aan WordsSideKick.com. Wat ze zagen was 'zeker een verrassing'.
Goud vormt meestal een kristallijne structuur die materiaalwetenschappers gezichtsgecentreerde kubische (fcc) noemen. Stel je een kubus voor als een dobbelsteen. Atomen zouden op elke hoek en elk gezicht zitten, zei Briggs. Maar de meeste experimenten op goud hebben betrekking op het langzaam en bij kamertemperatuur comprimeren, voegde hij eraan toe.
Omdat het zo loyaal deze op het gezicht gerichte kubische structuur vormt, is goud als een soort "standaard" gebruikt in hogedrukexperimenten om de druk te berekenen, zei Briggs. Maar toen Briggs en zijn team het goud bij hoge temperaturen snel comprimeerden, vormde het de zogenaamde lichaamsgerichte kubische (bcc) structuur. Deze meer open structuur verpakt atomen op een minder efficiënte manier in een ruimte, wat betekent dat het goud niet de voorkeur heeft om in deze vorm te zijn, zei hij. Als je je de dobbelsteen opnieuw zou voorstellen, zou het zijn alsof er atomen op elke hoek zitten, met slechts één atoom in het midden.
De bevinding dat goud deze nieuwe structuur kan vormen, kan de manier veranderen waarop wetenschappers het element als standaard gebruiken in hogedrukexperimenten, zei Briggs.
Het team ontdekte dat de structuur van goud begon te veranderen van fcc naar bcc bij ongeveer 220 gigapascal (GPa), wat 2,2 miljoen keer de atmosferische druk van onze planeet is, aldus de onderzoekers in een verklaring. Bovendien smolt het goud toen de onderzoekers het goud comprimeerden tot meer dan 250 GPa tot een druk die gelijk was aan die in het centrum van de aarde (ongeveer 330 GPa).
De bevindingen werden op 24 juli gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters.
