Eksperimenter med gull

De gjenskapte forholdene som finnes i jordens kjerne. Eksperimentet ga gullet en ny struktur

I eksperimentet dannet gullet en tidligere ukjent struktur for metallet.

Gullet ved sin vanlige fcc-struktur (face centered cubic). 2. Ved 220 GPa har gullet fått en bcc-struktur (body centered cubic). 3. Slik ser flytende gull ut ved 330 GPa.
Gullet ved sin vanlige fcc-struktur (face centered cubic). 2. Ved 220 GPa har gullet fått en bcc-struktur (body centered cubic). 3. Slik ser flytende gull ut ved 330 GPa. (Foto: Lawrence Livermore National Laboratory)

I eksperimentet dannet gullet en tidligere ukjent struktur for metallet.

  • Industri

Lawrence Livermore National Laboratory, som drives av University of California, har sammen med Carnegie Institution for Science i Washington DC fått vårt mest elskede metall til å vise seg fra en helt ny side.

De har brukt en høyenergilaser til å varme opp gull til ekstreme temperaturer – og komprimere metallet med et trykk som tilsvarer det i jordens sentrum.

For å få til dette ble det plassert en liten plastbit foran en gullklump. Da laseren ble utløst gjennom plasten, ble det dannet det som ifølge forskerne kan sammenlignes med en eksplosjon.

Gullet ble varmet opp og ble komprimert i noen nanosekunder.

Utsatt for røntgenstråler

Eksperimentet ble gjennomført på synkrotron-lysanlegget Advanced Photon Source ved Argonne National Library, rett ved Chicago.

Plasten ble slynget i én retning, og en sjokkbølge gikk i motsatt retning. Da den traff gullet, ble metallet komprimert og oppvarmet i løpet av nanosekunder (en milliarddels sekund).

Strukturen i dette øyeblikket ble avslørt ved at prøven ble utsatt for røntgenstråler, og resultatet var overraskende.

Gullatomene er vanligvis ordnet i en krystallinsk struktur som kalles «face centered cubic» (fcc). På grunn av atomenes plassering – i hjørnene og på sidene av kuben – har gull blitt brukt som en slags standard ved høytrykkseksperimenter, men vanligvis har trykket da blitt økt langsomt.

Dette var første gang forskerne lyktes med å oppnå et såpass høyt trykk og høy temperatur, og da fikk gullet i stedet en struktur som var «body centered cubic» (bcc). Det er en mer åpen struktur med ett atom i midten og resten ute i hjørnene, noe som merkelig nok er en mindre praktisk form å ha under trykk.

Les også

Kan gi kunnskap viktig for stålindustrien

Forskerne hadde tvert imot forutsett at gullet skulle velge en mer tettpakket struktur, men de tok feil. Teamet oppdaget at forandringen fra en fcc- til bcc-struktur ble innledet ved to tredeler av trykket i Jordens sentrum – omkring 220 gigapascal, noe som tilsvarer 2,2 millioner ganger jordens atmosfæriske trykk.

Gullet begynte å smelte ved over 250 gigapascal.

«Å kunne observere flytende gull ved 330 GPa er oppsiktsvekkende. Det tilsvarer trykket midt inne i jorden, og er mer enn 300 GPa høyere enn tidligere målinger av flytende gull ved høyt trykk», sier Richard Briggs ved LLNL til Phys Org.

Overgangen fra fcc- til bcc-struktur er en av de mest granskede faseovergangene, men da innen stålproduksjon. Nå tror forskerne at arbeidet deres rundt mekanismene når gull varmes opp under trykk kan gi innsikter som stålindustrien kan dra nytte av. Studien deres er publisert i Physical Review Letters.

Les også

Kommentarer (4)

Kommentarer (4)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå