I ricercatori dell'European XFEL creano un nuovo composto d'oro
L'oro è considerato chimicamente estremamente inerte. I ricercatori dell'European XFEL hanno ora dimostrato che, in condizioni estreme, questo metallo, probabilmente il più prezioso di tutti, diventa chimicamente attivo. Utilizzando il più grande laser a raggi X del mondo, hanno creato un composto completamente nuovo di oro e idrogeno: l'idruro d'oro solido.
Immagine d'artista: Utilizzando impulsi di raggi X, un team internazionale di ricercatori europei ha studiato come l'oro reagisce con l'idrogeno e forma il cosiddetto idruro d'oro.
Copyright: Greg Stewart/SLAC
Un team internazionale di ricercatori ha prodotto il primo composto chimico solido di oro e idrogeno: In esperimenti condotti presso l'European XFEL di Schenefeld, vicino ad Amburgo, in Germania, si è formato, a pressioni e temperature estremamente elevate, il cosiddetto idruro d'oro. Questa scoperta contraddice la precedente ipotesi che l'oro difficilmente reagisce con l'idrogeno e apre nuove prospettive per la chimica in condizioni estreme.
L'oro è considerato uno dei metalli più inerti. Ma a pressioni come quelle che si trovano nell'interno della Terra, il metallo prezioso mostra nuove qualità. I ricercatori dell'European XFEL's High-Energy Density (HED) Instrument hanno compresso l'oro a oltre 40 gigapascal (GPa) usando una cella di incudine di diamante e lo hanno riscaldato a circa 2.500 gradi Celsius usando lampi ultracorti del laser a raggi X dell'European XFEL. In queste condizioni, l'oro ha reagito con l'idrogeno rilasciato dagli idrocarburi incorporati, formando un nuovo composto di oro e idrogeno.
"Siamo stati in grado di dimostrare che al di sopra dei 40 GPa, il reticolo di atomi d'oro forma una disposizione esagonale a pacchetti ravvicinati con atomi di idrogeno disordinati negli interstizi", spiega Mungo Frost dello SLAC National Accelerator Laboratory. Il composto, chiamato idruro d'oro, ha la formula chimica Au₂Hx, dove il contenuto di idrogeno x aumenta con l'aumentare della pressione e varia da zero a quasi uno.
Particolarmente degno di nota è il fatto che l'idrogeno nel composto appena scoperto si muove molto facilmente attraverso il reticolo rigido degli atomi d'oro. Gli scienziati definiscono questo stato come stato superionico. Questa proprietà è stata osservata in precedenza soprattutto nei materiali ricchi di idrogeno, ma è completamente nuova in questa forma per i composti contenenti oro.
Quando si raffredda, l'idruro d'oro si decompone di nuovo in oro cubico normale, a facce centrate. Pertanto, i ricercatori sospettano che l'idruro d'oro rimanga stabile solo in condizioni di alta temperatura. Poiché in precedenza i campioni venivano raffreddati a temperatura ambiente prima dell'analisi, gli esperimenti passati avevano apparentemente trascurato il composto.
"I nostri risultati dimostrano che anche elementi poco reattivi come l'oro possono esibire proprietà chimiche completamente nuove in condizioni di pressione e temperatura estreme", afferma Ulf Zastrau, responsabile dello strumento HED presso l'European XFEL, dove è stato condotto l'esperimento. Il team ritiene che questa sia un'indicazione del fatto che potrebbero esistere molti altri composti inaspettati che finora non sono stati scoperti solo per la mancanza di metodi adeguati.
Questa scoperta non è solo una novità nella chimica dell'oro, ma ha anche implicazioni di vasta portata per gli esperimenti ad alta pressione, in cui l'oro è stato finora utilizzato come materiale completamente inerte. Le ricerche future chiariranno se effetti simili si verificano anche con altri metalli preziosi.
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