Experimentet gav en ny form av guld

2019-08-05 09:45  
1. Guldet vid sin vanliga fcc-struktur (face centered cubic). 2. Vid 220 GPa har guldet fått en bcc-struktur (body centered cubic). 3. Så här ser flytande guld ut vid 330 GPa. Foto: Lawrence Livermore National Laboratory

Forskarna skapade samma förhållanden som råder i jordens mitt. Då arrangerade guldet om sina atomer och formade en tidigare okänd struktur för metallen.

Lawrence Livermore National Laboratory, som drivs av University of California, har tillsammans med Carnegie Institution for Science i Washington DC fått vår mest älskade metall att visa ett helt nytt ansikte.

De har använt en högenergilaser för att hetta upp guld till extrema temperaturer – och komprimera metallen med ett tryck som motsvarar det i jordens centrum.

För ändamålet placerades en liten plastbit framför en guldklump. När lasern sköts genom plasten så skapades vad som enligt forskarna kan liknas vid en explosion.

Guldet hettades upp och komprimerades under nanosekunder

Experminetet utfördes på synkrotronljusanläggningen Advanced Photon Source vid Argonne National Library, nära Chicago.

Plasten slungades åt ett håll – och en chockvåg gick i motsvarande riktning. När den träffade guldet så komprimerades metallen och hettades upp inom loppet av nanosekunder (en miljarddel av en sekund).

Strukturen i ögonblicket avslöjades genom att provet utsattes för röntgenstrålar, och resultatet var överraskande.

 

Läs mer: Här är stjärnsmällarna bakom våra grundämnen
Här är stjärnsmällarna bakom våra grundämnen

Guldatomerna är vanligtvis ordnade i en kristallin struktur som kallas ”face centered cubic” (fcc). På grund av atomernas placering, i hörnen och på sidorna av kuben, har guld använts som en slags standard vid högtrycksexperiment, men vanligtvis har trycket då ökats långsamt.

Nu var det första gången som forskarna lyckades nå ett så pass högt tryck och temperatur – och då fick guldet i stället en struktur som var ”body centered cubic” (bcc). Det är en mer öppen struktur med en atom i mitten och resten ute i hörnen, vilket märkligt nog är en mindre praktisk form att ha under tryck.

Kan ge insikter som blir viktiga för stålindustrin

Forskare hade tvärt om förutspått att guldet skulle välja en mer tätt packad struktur – men de fick fel. Teamet upptäckte att förändringen från en fcc- till bcc-struktur inleddes vid två tredjedelar av trycket i jordens centrum – omkring 220 gigapascal, vilket motsvarar 2,2 miljoner gånger jordens atmosfäriska tryck.

Guldet började smälta bortom 250 gigapascal.

– Att kunna observera flytande guld vid 330 GPa är uppseendeväckande. Det motsvarar trycket i jordens mitt och är mer än 300 GPa högre än tidigare mätningar av flytande guld vid högt tryck, säger Richard Briggs vid LLNL till Phys Org.

Övergången från fcc- till bcc-struktur är en av de mest studerade fasövergångarna, men då inom stålframställning. Nu tror forskarna att deras arbete kring mekanismerna när guld hettas upp under tryck kan ge insikter som stålindustrin kan dra nytta av. Deras studie är publicerad i Physical Review Letters.

John Edgren

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt