Удивительное изменение: когда золото сжимается очень быстро, оно может вести себя совершенно не так, как это ожидалось. Драгоценный металл не становится более плотным, под высоким давлением его кристаллическая структура ослабляется, как обнаружили исследователи в экспериментах. Начиная с 220 гигапаскаль создается такая кубически-пространственно-ориентированная структура - что-то совершенно новое для золота. Необычно также: если вы продолжаете увеличивать давление, оно даже может стать жидким.
Золото не только является желанным драгоценным металлом, но и довольно необычно в химическом и физическом отношении и по сей день вызывает споры. Потому что желто-глянцевый металл является исключительно отзывчивым и устойчивым и имеет уникальный блеск. Кроме того, частицы золота в наномасштабе становятся чрезвычайно эффективным «поглощателем излучения» и удивительным образом реагируют на электрические поля.
Золото под ударом
Ученые в команде Ричарда Бриггса из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора обнаружили еще одну удивительную особенность золота. Для их исследования они чрезвычайно сильно сжали небольшой образец золота с помощью лазерного удара в наносекундах. С помощью рентгеновского рассеяния они наблюдали, как происходят изменения в кристаллической структуре драгоценного металла под резко возрастающим давлением и параллельно возрастающей температурой.
Как правило, вещества, такие как золото или железо, становятся все более компактными под высоким давлением, наблюдается уплотнение их кристаллической решетки. Поэтому, когда золото медленно сжимают, оно приобретает так называемую кубическую грань-ориентированную кристаллическую структуру (fcc). При этом атомы особенно плотно упакованы.
Тем более неожиданным был результат шокового увеличения давления: золото от давления около 220 гигапаскалей вело себя совершенно иначе, чем ожидалось. Под влиянием атмосферного давления в 2,2 миллиона раз его кристаллическая структура стала не более компактной, а даже более рыхлой. Исследователи отметили, что атомы золота теперь образуют гораздо менее компактную кубически-пространственно-ориентированную решетку (bcc).
Жидкость, несмотря на высокое давление
Но что становится еще более удивительным: если вы еще больше увеличиваете давление, золото превращается в жидкость. В дополнение к кубически-космической фазе доля жидкого золота продолжает расти. «Наблюдение за жидким золотом на 330 гигапаскалях удивительно, потому что это соответствует давлению в ядре Земли», - говорит Бриггс. До сих пор жидкое золото наблюдалось только под давлением максимум на несколько гигапаскалей - примерно на 300 гигапаскалей меньше, чем сейчас.
Как объясняют исследователи, их новые результаты показывают, что в шоковых условиях существует три типа состояния золота выше 220 гигапаскалей. В этот момент грань-центрированная, пространственно-ориентированная и жидкая фазы драгоценного металла наблюдаются одновременно.
Совершенно новые материалы
Это означает, что на структуру золота влияют не только давление и температура, но и то, как быстро эти параметры меняются. Если это происходит очень быстро, драгоценный металл ведет себя совершенно иначе, чем ожидалось в соответствии с обычными моделями. «Наши результаты могут помочь теоретикам улучшить свои представления о поведении элементов в экстремальных условиях», - говорит Бриггс.
Это может указывать на то, что в таких шоковых условиях не исключено возникновение совершенно новых химических соединений. «Это может привести к разработке новых материалов, образующихся в этих экстремальных условиях», - говорит Бриггс.
