Sadece Aşırı Durumlarda Var Olan Altın Bir Bileşen Keşfedildi

Last modified date

Comments: 0

Credits : stux on Pixabay

Bilim adamları altın hakkında yeni bir şey keşfettiler. Aşırı ezilme basıncı hızlı bir şekilde uygulandığında, sadece nanosaniye üzerinde, elementin atom yapısı değişir ve altından daha sert metallere benzer hale gelir.

Bu yapısal durumun ilk defa altın olarak görülmesi, bilim insanlarının elementlerin baskı altında nasıl davrandıklarına dair anlayışlarını geliştirmelerine yardımcı olabilecek özellikler önerdi.

Altın büyüleyici bir unsurdur. En az reaktif arasındadır ve kristal yapısının inanılmaz yüksek basınçlarda kararlı olduğu tahmin edilmektedir.

Atomların altın cinsinden düzenlenmesi, “yüz merkezli kübik” (fcc) yapı denilen şeyi takip eder. Basitçe ifade etmek gerekirse, altından atomları, köşelerin her birinde bir atom bulunan ve yüzlerin her birinin merkezinde bulunan başka bir atom bulunan küpleri (aşağıdaki resimde bunun nasıl göründüğünü görebilirsiniz). Altın, gümüş, platin, gümüş, alüminyum ve nikel bu yapıya sahiptir.

Önceki deneyler, altında fcc yapısının, Dünya’nın merkezinde bulunan üç kata kadar olan basınçlarda bile sabit kaldığını göstermiştir.  Laboratuarda son derece yüksek basınçlar üretmek için kullanılan cihazlar – elmas örs hücreleriyle yapılan deneylerde bir basınç standardı oluşturmak için altını oldukça kullanışlı kılan özelliklerden biridir  .

Ancak genellikle, basınç kademeli olarak uygulanır. Şok sıkıştırması altında, Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndaki bilim adamları şimdi farklı bir şey gözlemlediler.

223 GPa’da (gigapascals) – bu, deniz seviyesindeki Dünya’nın atmosferik basıncının 2,2 milyon katıdır. Altın, daha az sıkıca paketlenmiş bir “gövde merkezli kübik” (bcc) yapıda yeniden düzenlenir.

Adından da anlaşılacağı gibi, bcc ayrıca köşelerin her birinde bir atom bulunan bir küp yapıdır; ancak, küpün her birindeki atomlardan ziyade, merkezinde sadece bir tane var (yukarıya bakın). Bcc tipik olarak lityum, tungsten, sodyum, krom ve potasyum gibi daha sert metallerde görülür. 

Credits : muhamed_hassan on Pixabay

Fizikçiler, çelik üretimi gibi metal işlerinde fcc ve bcc yapıları arasındaki geçişe aşina olsalar da , bu faz değişikliği daha önce altınla belgelenmemişti.

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı fizikçi Richard Briggs , “Aşırı eyaletlerde var olan yeni bir yapı keşfettik – Dünya’nın merkezinde bulunan baskının üçte ikisi” dedi .

“Yeni yapı aslında, başlangıç ​​yapısından daha yüksek basınçlarda daha az verimli bir yapıya sahip; bu, olması gereken daha sıkı bir şekilde paketlenmiş yapılara işaret eden çok sayıda teorik tahmin dikkate alındığında şaşırtıcıydı.”

Ekip 223 GPa’da da durmadı. İlk şoktan sonra, basıncı arttırdıkça yapısal değişiklikleri takip ettiler. 262 GPa’da, faz geçişi tamamlandı ve altın erimeye başladı. 322 GPa’da, neredeyse Dünya’nın merkezindeki baskı altın tamamen sıvıydı, bir devlet bilimcisi daha önce bu baskı seviyesinde gözlemlememişti.

Araştırmacılar, bunun altın için faz geçiş diyagramını doldurmak için gerçekten büyüleyici olduğunu, ancak bulguların üretim için daha geniş etkilere sahip olduğunu söyledi. Örneğin, demir, çelik üretimi için önemli olan sıcaklığına bağlı olarak bir fcc veya bcc yapısına sahiptir. Yüksek sıcaklıkta fcc demir, soğutucu bcc’den daha fazla karbon emebilir.

Ancak, faz geçişinin kesin mekanizmaları hala tam olarak anlaşılamamıştır. Bu araştırma, altının hem sıcaklık hem de basınç nedeniyle faz geçişine uğradığını gösteriyor bu da gelecekteki deneylerde bu mekanizmayı anlamaya çalışacaktı.

Altın ve fcc ve bcc yapılarının şok koşullarında 220 GPa’da bir arada bulunmaları, bu koşullarla bağlantılı olarak katı, sıvı ve gaz formlarının dengede olduğu üçlü bir noktayı ortaya koymaktadır.

Briggs , “Yüksek basınç / yüksek sıcaklık davranışını anlamak için kullanılan teorik altın modellerin çoğu, vücut merkezli bir yapının oluşumunu öngörmedi. ” dedi .

“Sonuçlarımız teorisyenlerin aşırı sıkıştırma altındaki element modellerini geliştirmelerine yardımcı olabilir ve aşırı bağlarda oluşabilecek yeni malzemelerin geliştirilmesine yardımcı olmak için kimyasal bağların etkilerini incelemek için bu yeni modelleri kullanmaya çalışabilir.”

Araştırma,  Physical Review Letters ‘da yayınlanmıştır .

admin

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Post comment