Un esperimento nato per studiare la formazione dei diamanti in condizioni estreme ha portato a una scoperta inattesa: un composto solido mai osservato prima, l’idruro d’oro binario. I ricercatori del SLAC National Accelerator Laboratory, mentre analizzavano la cristallizzazione del diamante da idrocarburi sottoposti a pressioni e temperature elevatissime, hanno individuato questa combinazione chimica formata solo da atomi di oro e idrogeno. La scoperta, avvenuta presso il laboratorio European XFEL in Germania, apre nuove prospettive sulla chimica in condizioni estreme e potrebbe rivelare processi finora sconosciuti all’interno di pianeti e stelle.
Quando l’oro smette di essere “noioso”
Lo studio, pubblicato su Angewandte Chemie International Edition, ha usato una cella a incudine di diamante per comprimere campioni di idrocarburi a pressioni superiori a quelle del mantello terrestre. Poi i campioni sono stati portati oltre i 1.900 °C con impulsi ripetuti di raggi X, sfruttando una lamina d’oro come assorbitore termico per riscaldare il materiale. “È stato del tutto inaspettato, perché l’oro è di solito poco reattivo e per questo lo usiamo in esperimenti simili”, ha spiegato Mungo Frost, autore principale. L’analisi della diffusione dei raggi X ha rivelato non solo la formazione del diamante, ma anche la reazione inattesa tra idrogeno e oro.
In queste condizioni, l’idrogeno ha assunto uno stato “superionico”, muovendosi liberamente all’interno del reticolo atomico dell’oro e aumentando la conduttività del nuovo composto. Studiare l’idrogeno è difficile perché diffonde poco i raggi X, ma l’interazione con l’oro ha permesso di osservarne l’effetto. “Possiamo usare il reticolo d’oro come testimone di ciò che fa l’idrogeno”, ha aggiunto Frost.
Applicazioni cosmiche e terrestri
L’idruro d’oro potrebbe aiutare a capire cosa accade al centro di alcuni pianeti e nei processi di fusione nucleare delle stelle, fornendo spunti anche per sviluppare tecnologie di fusione sulla Terra. Le simulazioni indicano che, aumentando la pressione, più idrogeno può entrare nel reticolo aureo, creando configurazioni ancora inesplorate. Il composto resta stabile solo in condizioni estreme e si separa raffreddandosi.
“Questi risultati mostrano che c’è ancora molta chimica da scoprire in condizioni estreme”, ha affermato Frost. La ricerca, che ha coinvolto istituzioni tedesche, britanniche e statunitensi, apre la strada a nuove indagini sui materiali e sui comportamenti atomici ai limiti delle condizioni fisiche conosciute.
