أخبار ar.wedoany.com، تمكن فريق دولي بقيادة مختبر المسرع الوطني SLAC التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، وبالصدفة خلال تجارب الضغط ودرجات الحرارة العالية، من تصنيع مركب صلب يتكون من ذرات الذهب والهيدروجين، وهو هيدريد الذهب. هذه هي المرة الأولى التي يتمكن فيها العلماء من إنشاء هذه المادة، وقد نُشرت النتائج ذات الصلة في مجلة "أنغواندته كيمي" (Angewandte Chemie International Edition).

ينبع هذا الاكتشاف من دراسة حول آلية تكوين الألماس. في التجربة، كان الهدف الأصلي للباحثين هو استقصاء الزمن اللازم لتكوين الألماس من الهيدروكربونات تحت ظروف ضغط وحرارة عالية للغاية. ولتحقيق ذلك، قاموا بضغط عينات من الهيدروكربونات داخل سندان ماسي تحت ضغط يتجاوز الضغط الموجود في وشاح الأرض، ثم قاموا بتسخينها إلى أكثر من 1900 درجة مئوية باستخدام نبضات أشعة سينية متكررة من منشأة الليزر الأوروبي للأشعة السينية الحرة (European XFEL) في ألمانيا. كانت رقاقة الذهب في العينة تُستخدم في الأصل كممتص للأشعة السينية للمساعدة في تسخين الهيدروكربونات التي تمتص الإشعاع بشكل ضعيف. سجلت التجربة النتيجة المتوقعة لتكوين ذرات الكربون لبنية الألماس، لكن العلماء اكتشفوا أيضًا بشكل غير متوقع إشارات لتفاعل الهيدروجين مع الذهب، مما أدى إلى تكوين هيدريد الذهب.

تثير هذه النتيجة الاهتمام لأن الذهب معروف كيميائيًا بانخفاض نشاطه التفاعلي. صرح العالم في SLAC والقائد البحثي، مانغو فروست، بأن النتيجة كانت غير متوقعة لأن الذهب عادة ما يكون "رتيبًا" وغير نشط كيميائيًا. يعتقد الباحثون أن الضغط ودرجات الحرارة القصوى قد يغيران سلوك المواد المعروفة، مما يفتح المجال لتفاعلات كيميائية لا تحدث في الظروف العادية. تساعد النتائج في إظهار كيف يمكن للقواعد الكيميائية أن تتغير في البيئات القاسية مثل تلك الموجودة في الكواكب.

أثناء التجربة، دخل الهيدروجين في حالة فائقة الأيونية. في هذه الحالة الكثيفة، تتدفق ذرات الهيدروجين بحرية داخل البنية الذرية الصلبة للذهب. يعزز هذا السلوك من موصلية هيدريد الذهب الكهربائية، ويُمكّن العلماء من ملاحظة التغيرات في طريقة تشتت الأشعة السينية بواسطة البنية البلورية للذهب. نظرًا لصعوبة دراسة الهيدروجين مباشرة باستخدام الأشعة السينية، استخدم الفريق البنية البلورية للذهب كـ"شاهد" على سلوك الهيدروجين، مما أتاح لهم مراقبة سلوك الهيدروجين داخل المادة.

لا يمكن لهذا المركب أن يوجد إلا في ظروف قاسية، فعند تبريد العينة، ينفصل الذهب والهيدروجين مرة أخرى. يقول فريق البحث إن هيدريد الذهب يوفر طريقة جديدة لدراسة الهيدروجين الذري الكثيف في المختبر، وهو الهيدروجين المرتبط ببيئات لا يمكن الوصول إليها مباشرة في التجارب العادية، مثل تلك الموجودة في باطن بعض الكواكب. قد يوفر هذا البحث أيضًا معلومات حول عمليات الاندماج النووي في نجوم مثل الشمس، وقد يساعد في الأبحاث المتعلقة بتطوير تكنولوجيا الاندماج على الأرض. تشير محاكاة الفريق أيضًا إلى أنه في حالة تطبيق ضغط أعلى، قد تستوعب البنية البلورية للذهب كمية أكبر من الهيدروجين.

بالإضافة إلى اكتشاف هيدريد الذهب، يوضح هذا البحث أيضًا مسارًا لدراسة كيمياء جديدة في البيئات القاسية. يقول سيغفريد غلينزر، رئيس قسم الطاقة عالية الكثافة في SLAC وأستاذ علوم الفوتونات، إن إنتاج ومحاكاة هذه الحالات أمر مهم جدًا لدراسة المواد الغريبة، وأن أدوات المحاكاة المستخدمة في البحث يمكن تطبيقها أيضًا على دراسة خصائص مواد أخرى في ظروف قاسية. يضم فريق البحث باحثين من SLAC، وجامعة روستوك (Universität Rostock)، ومعجل الإلكترونات السنكروتروني الألماني (DESY)، ومنشأة الليزر الأوروبي للأشعة السينية الحرة (European XFEL)، ومركز هيلمهولتز-دريسدن-روزندورف للأبحاث (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf)، وجامعة فرانكفورت (Universität Frankfurt)، وجامعة بايرويت (Universität Bayreuth)، وجامعة إدنبرة (University of Edinburgh)، ومعهد كارنيغي للعلوم (Carnegie Institution for Science)، وجامعة ستانفورد (Stanford University)، ومعهد ستانفورد لأبحاث المواد والطاقة (SIMES). تم تمويل جزء من العمل من قبل مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com