دانشمندان SLAC در شرایط آزمایشگاهی شدید هیدرید طلا ایجاد کرده اند. کار بر فرآیندهای هیدروژن متراکم و سنتز نور می بخشد.
به طور اتفاقی و برای اولین بار ، یک تیم بین المللی از محققان به رهبری دانشمندان آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC وزارت انرژی ایالات متحده موفق به ایجاد یک هیدرید طلای باینری محکم – ترکیبی که فقط از اتم های طلا و هیدروژن تشکیل شده است.
در ابتدا ، این تیم برای بررسی چگونگی هیدروکربن ها ، مولکول های ساخته شده از کربن و هیدروژن ، در فشار و گرما استثنایی به الماس تبدیل می شود. در طی آزمایشات در XFEL اروپایی (لیزر الکترونیکی بدون اشعه ایکس) در آلمان ، آنها نمونه های هیدروکربن را با یک لایه نازک از فویل طلایی که فقط برای جذب اشعه ایکس و انتقال گرما به هیدروکربنهای جاذب نسبتاً ضعیف طراحی شده است ، قرار می دهند. به طور غیر منتظره ، همراه با تشکیل الماس ، آنها ایجاد هیدرید طلا را مشاهده می کنند.
Mungo Frost ، یک کارمند SLAC و نویسنده اصلی این مطالعه توضیح داد: “این غیر منتظره بود زیرا طلا معمولاً از نظر شیمیایی بسیار کسل کننده و غیر فعال است ، ما از آن به عنوان یک جذب کننده اشعه ایکس در این آزمایشات استفاده می کنیم.” “این نتایج نشان می دهد که به طور بالقوه شیمی جدید زیادی وجود دارد که باید در شرایط شدید یافت شود که اثرات دما و فشار با شیمی معمولی شروع به رقابت می کند و می توانید این ترکیبات عجیب و غریب را تشکیل دهید.”
یافته های منتشر شده در نسخه بین المللی Angewandte Chemieنشان می دهد که چگونه رفتار شیمیایی می تواند به شدت به محیط های شدید ، مانند مواردی که در اعماق سیارات یا در داخل ستاره های هیدروژن وجود دارد ، به شدت تغییر کند.
سکته
برای دستیابی به این نتایج ، محققان نمونه های هیدروکربن را به فشارهای فراتر از آنهایی که داخل گوشته زمین با استفاده از یک سلول الماس از آنیل هستند ، فشرده کردند. آنها سپس نمونه های طغیان پالس های X -ray را از XFEL اروپا در معرض دید قرار دادند و آنها را بیش از 3500 درجه گرم کردند محرمانهS در حال تجزیه و تحلیل چگونگی پراکنده X -Ly با نمونه ها ، تیم تغییرات ساختاری را که اتفاق می افتد ردیابی می کند.
همانطور که انتظار می رود ، داده ها تأیید می کنند که اتم های کربن در یک شبکه الماس تنظیم شده اند. با این حال ، آنها همچنین سیگنال های غیر منتظره ای را نشان دادند: اتمهای هیدروژن با فویل طلا برای تشکیل هیدرید طلا واکنش نشان دادند.
تحت شرایط ایجاد شده در آزمایش ، هیدروژن در حالت متراکم و “فوق العاده” وجود داشته است که در آن اتم های هیدروژن آزادانه در شبکه طلای سخت حرکت می کنند. این رفتار باعث افزایش هدایت هیدرید طلا شد و دیدگاه جدیدی از رفتار مواد در فشارها و درجه حرارت های شدید ارائه داد.
هیدروژن ، که سبکترین عنصر جدول تناوبی است ، مطالعه با اشعه ایکس دشوار است زیرا اشعه ایکس را فقط ضعیف می کند. با این حال ، در اینجا ، هیدروژن Superrion با اتم های طلای بسیار سنگین تر ارتباط برقرار می کند و تیم قادر به نظارت بر اثرات هیدروژن در نحوه پراکندگی شبکه های طلای طلا بود. مونگو گفت: “ما می توانیم از شبکه طلا به عنوان شاهد برای آنچه هیدروژن انجام می دهد استفاده کنیم.”
هیدرید طلایی راهی برای مطالعه هیدروژن اتمی متراکم تحت شرایطی ارائه می دهد که می تواند در سایر شرایط که از نظر تجربی قابل دسترسی نیستند نیز اعمال شود. به عنوان مثال ، هیدروژن متراکم فضای داخلی برخی از سیارات را تشکیل می دهد ، بنابراین مطالعه آن در آزمایشگاه می تواند در مورد این جهان های خارجی بیشتر به ما بیاموزد. همچنین می تواند ایده جدیدی از فرآیندهای سنتز هسته ای در ستاره هایی مانند خورشید ما ارائه دهد و به توسعه فناوری برای استفاده از انرژی سنتز در اینجا بر روی زمین کمک کند.
مطالعه شیمی جدید
این مطالعه علاوه بر ایجاد راه برای تحقیقات هیدروژن متراکم ، راهی برای مطالعه شیمی جدید ارائه می دهد. طلا ، که معمولاً فلز غیر فعال در نظر گرفته می شود ، با فشار و درجه حرارت بسیار بالا یک هیدرید پایدار تشکیل می شود. در حقیقت ، به نظر می رسد که این امر فقط در این شرایط شدید پایدار است ، همانطور که وقتی خنک می شود ، طلا و هیدروژن از هم جدا می شوند. این شبیه سازی ها همچنین نشان داده اند که هیدروژن بیشتر می تواند در فشار بالاتر در شبکه طلا قرار بگیرد.
قاب شبیه سازی همچنین می تواند در خارج از هیدرید طلا گسترش یابد. زیگفرید گلزر ، مدیر بخش چگالی انرژی بالا و یک استاد برای این شرایط می گوید: “این مهم است که بتوانیم به صورت تجربی این شرایط را در این شرایط شدید تولید و مدل سازی کنیم.” عکسبرداری علوم در SLAC و محقق ارشد تحقیقات. “این ابزارهای شبیه سازی می توانند برای مدل های دیگر مواد عجیب و غریب در شرایط شدید استفاده شوند.”
مرجع: “هماهنگی هیدرید طلا در فشار بالا و درجه حرارت بالا” توسط Mungo Frost ، Kilian Abraham ، Alexander F.emarov ، R. Stewart McWsel ، Rachel J. Hushel Appel ، Carsten Baehtz ، Armin Brgermann ، Danielle Brown ، Elena Bykova ، Annna Celeste ، Nicholas ، Eric Edmund ، Eric Edmund ، Eric Edmund ، اریک Edmund ، اریک Edmund ، اریک Edmund ، اریک Edmund ، اریک Edmund ، اریک Edmund ، اریک Edmund ، اریک Edmund ، اریک Edmund ، اریک Edmund. Graafsma Torsten Laurus ، Yu Lin ، Bernhard Massani ، Maximilian Schörner ، Maximilian Schulze ، Cornelius Strohm ، Minxue Tang ، Zena Younes H. Glezer ، 4 اوت 2025 ، نسخه بین المللی Angewandte Chemieحرف
doi: 10.1002/anie.202505811
بخش هایی از این کار توسط سرویس علمی DOE پشتیبانی می شود.
هرگز موفقیت را از دست ندهید: به خبرنامه Scitechdaily بپیوندید.
