Investigadores del XFEL europeo crean un novedoso compuesto de oro
El oro se considera químicamente muy inerte. Los investigadores del XFEL europeo han demostrado ahora que, en condiciones extremas, este metal, posiblemente el más precioso de todos, se vuelve químicamente activo. Utilizando el láser de rayos X más grande del mundo, han creado un compuesto completamente nuevo de oro e hidrógeno: el hidruro de oro sólido.
Impresión artística: Utilizando pulsos de rayos X, un equipo internacional de investigadores europeos investigó cómo el oro reacciona con el hidrógeno y forma lo que se denomina hidruro de oro.
Copyright: Greg Stewart/SLAC
Un equipo internacional de investigadores ha producido el primer compuesto químico sólido de oro e hidrógeno: En experimentos realizados en el XFEL europeo de Schenefeld, cerca de Hamburgo (Alemania), se formó el llamado hidruro de oro a presiones y temperaturas extremadamente altas. Este descubrimiento contradice la suposición anterior de que el oro apenas reacciona con el hidrógeno y abre nuevas perspectivas para la química en condiciones extremas.
El oro está considerado uno de los metales más inertes. Pero a presiones como las que se dan en el interior de la Tierra, el metal precioso exhibe nuevas cualidades. Los investigadores del Instrumento de Alta Densidad Energética (HED) del XFEL Europeo comprimieron oro a más de 40 gigapascales (GPa) utilizando una célula de yunque de diamante y lo calentaron a unos 2.500 grados Celsius mediante destellos ultracortos del láser de rayos X del XFEL Europeo. En estas condiciones, el oro reaccionó con el hidrógeno liberado por los hidrocarburos incrustados, formando un nuevo compuesto de oro e hidrógeno.
"Pudimos demostrar que, por encima de 40 GPa, la red de átomos de oro forma una disposición hexagonal compacta con átomos de hidrógeno desordenados en los intersticios", explica Mungo Frost, del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC. El compuesto, denominado hidruro de oro, tiene la fórmula química Au₂Hx, en la que el contenido de hidrógeno x aumenta al aumentar la presión y oscila entre cero y casi uno.
Resulta especialmente llamativo que el hidrógeno del compuesto recién descubierto se desplace con gran facilidad a través de la rígida red de átomos de oro. Los científicos denominan a este estado superiónico. Esta propiedad se había observado anteriormente sobre todo en materiales ricos en hidrógeno, pero es completamente nueva en esta forma para los compuestos que contienen oro.
Al enfriarse, el hidruro de oro se descompone de nuevo en oro cúbico normal, centrado en la cara. Por tanto, los investigadores sospechan que el hidruro de oro sólo permanece estable en condiciones de alta temperatura. Dado que las muestras se enfriaban a temperatura ambiente antes de ser analizadas, los experimentos anteriores aparentemente habían pasado por alto el compuesto.
"Nuestros resultados demuestran que incluso elementos tan poco reactivos como el oro pueden exhibir propiedades químicas totalmente nuevas en condiciones extremas de presión y temperatura", afirma Ulf Zastrau, jefe del instrumento HED en el XFEL europeo, donde se realizó el experimento. El equipo lo considera un indicio de que pueden existir muchos otros compuestos inesperados que hasta ahora sólo han permanecido sin descubrir debido a la falta de métodos adecuados.
Este descubrimiento no sólo es una novedad en la química del oro, sino que también tiene implicaciones de gran alcance para los experimentos de alta presión, en los que el oro se ha utilizado anteriormente como material completamente inerte. Futuras investigaciones aclararán si también se producen efectos similares con otros metales preciosos.
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