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Völlig neue Form von Gold geschaffen

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Unter extremen Bedingungen ordnet Gold seine Atome neu und bildet eine bisher unbekannte Struktur. Und als der Druck auf das Äquivalent des Erdmittelpunktes gedrückt wurde, wurde das Gold noch seltsamer.

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Das Ergebnis stammt aus einer neuen Studie, in der Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) und der Carnegie Institution for Science ihre Alchemie des 21. Jahrhunderts am Argonne National Laboratory in Illinois praktizierten. Mit einem Hochenergielaser erwärmten sie Gold auf extreme Temperaturen und komprimierten es auf einen so hohen Druck wie im Zentrum der Erde.

Genauer gesagt, legten sie ein kleines Stück Plastik vor einen Goldklumpen und schossen dann einen Hochenergielaser durch den Plastik, was "im Grunde genommen eine Explosion verursacht, die Plastik in die eine Richtung und Stoßwellen in die andere Richtung schickt", sagte Hauptautor Richard Briggs, ein Postdoc-Wissenschaftler am LLNL. [Die 8 größten Geheimnisse der Erde]

Diese Schockwellen trafen auf das Gold und führten dazu, dass es sich innerhalb von Nanosekunden extrem schnell zusammendrückte und erwärmte. Sie trafen dann mit Röntgenstrahlen auf das Gold und fanden heraus, wo die Röntgenstrahlen abprallten, um seine Struktur herauszufinden. Dies ist "das erste Mal, dass wir solche Hochdruck- und Hochtemperaturbedingungen erreichen und sie gleichzeitig mit Röntgenstrahlen betrachten können", sagte Briggs gegenüber Live Science. Was sie sahen, war "sicherlich eine Überraschung"

Gold bildet in der Regel eine kristalline Struktur, die Materialwissenschaftler als face-centered cubic (fcc) bezeichnen. Stell dir einen Würfel wie einen Würfel vor. Atome würden auf jeder Ecke und jedem Gesicht sitzen, sagte Briggs. Aber die meisten Experimente, die mit Gold durchgeführt wurden, bestanden darin, es langsam und bei Raumtemperatur zu komprimieren, fügte er hinzu.

Weil es diese flächenzentrierte kubische Struktur so treu bildet, wurde Gold als eine Art "Standard" in Hochdruckversuchen zur Druckberechnung verwendet, sagte Briggs. Aber als Briggs und sein Team das Gold bei hohen Temperaturen schnell komprimierten, bildete sich die so genannte körperzentrierte kubische (bcc) Struktur. Diese offenere Struktur packt Atome in einen Raum auf eine weniger effiziente Weise, was bedeutet, dass das Gold es nicht vorzieht, in dieser Form zu sein, sagte er. Wenn Sie sich den Würfel noch einmal vorstellen würden, wäre es, als ob Atome auf jeder Ecke sitzen würden, mit nur einem Atom in der Mitte.

Das Finden, dass Gold diese neue Struktur bilden kann, kann die Art und Weise ändern, wie Wissenschaftler das Element als Standard in Hochdruckexperimenten verwenden, sagte Briggs.

Das Team fand heraus, dass sich die Struktur von Gold von fcc auf bcc bei etwa 220 Gigapascal (GPa) zu ändern begann, was dem 2,2 Millionenfachen des Luftdrucks unseres Planeten entspricht, sagten die Forscher in einer Erklärung. Als die Forscher das Gold über 250 GPa hinaus auf einen Druck komprimierten, der dem im Erdmittelpunkt (rund 330 GPa) entspricht, schmolz es.