Dans des conditions extrêmes, l'or réorganise ses atomes et forme une structure jusque-là inconnue. Et lorsque les pressions ont été poussées à l'équivalent de celles au centre de la Terre, l'or est devenu encore plus étrange.
Le résultat provient d'une nouvelle étude dans laquelle des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) et de la Carnegie Institution for Science ont pratiqué leur alchimie du 21e siècle au Argonne National Laboratory en Illinois. À l'aide d'un laser à haute énergie, ils ont chauffé l'or à des températures extrêmes et l'ont comprimé à des pressions aussi élevées que celles trouvées au centre de la Terre.
Plus précisément, ils ont mis un petit morceau de plastique devant un morceau d'or, puis ont tiré un laser à haute énergie à travers le plastique, ce qui "provoque essentiellement une explosion qui envoie le plastique dans un sens et des ondes de choc dans la direction opposée", a déclaré auteur principal Richard Briggs, chercheur postdoctoral au LLNL.
Ces ondes de choc ont frappé l'or et l'ont fait se comprimer et chauffer extrêmement rapidement, en quelques nanosecondes. Ils ont ensuite frappé l'or avec des rayons X et détecté où les rayons X ont rebondi afin de comprendre sa structure. C'est "la première fois que nous avons pu atteindre de telles conditions de haute pression et de température et les regarder en même temps à l'aide de rayons X", a déclaré Briggs à Live Science. Ce qu'ils ont vu était «certainement une surprise».
L'or forme généralement une structure cristalline que les scientifiques des matériaux appellent cubique à face centrée (fcc). Imaginez un cube comme un dé. Les atomes s'asseyaient à chaque coin et sur chaque visage, a déclaré Briggs. Mais la plupart des expériences menées sur l'or ont impliqué de le comprimer lentement et à température ambiante, a-t-il ajouté.
Parce qu'il forme si fidèlement cette structure cubique centrée sur la face, l'or a été utilisé comme une sorte de "standard" dans les expériences à haute pression pour calculer la pression, a déclaré Briggs. Mais lorsque Briggs et son équipe ont rapidement compressé l'or à des températures élevées, il a formé ce qu'on appelle la structure cubique centrée sur le corps (cc). Cette structure plus ouverte emballe les atomes dans un espace de manière moins efficace, ce qui signifie que l'or ne préfère pas être sous cette forme, a-t-il déclaré. Si vous deviez imaginer à nouveau la mort, ce serait comme si des atomes étaient assis à chaque coin, avec un seul atome au milieu.
La découverte que l'or peut former cette nouvelle structure peut changer la façon dont les scientifiques utilisent l'élément comme standard dans les expériences à haute pression, a déclaré Briggs.
L'équipe a constaté que la structure de l'or a commencé à changer de fcc à bcc à environ 220 gigapascals (GPa), soit 2,2 millions de fois la pression atmosphérique de notre planète, ont déclaré les chercheurs dans un communiqué. De plus, lorsque les chercheurs ont comprimé l'or au-delà de 250 GPa à des pressions équivalentes à celles trouvées au centre de la Terre (environ 330 GPa), il a fondu.
Les résultats ont été publiés le 24 juillet dans la revue Physical Review Letters.
