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        偶然地，由美国科学家领导的国际研究小组首次 能源部的 SLAC 国家加速器实验室形成了固体二元氢化金，这是一种完全由金和氢原子组成的化合物。

         研究人员正在研究碳氢化合物（由碳和氢组成的化合物）在极高的压力和热量下形成钻石需要多长时间。 在德国欧洲 XFEL（X 射线自由电子激光器）的实验中，团队研究了这些极端条件对嵌入金箔的碳氢化合物样品的影响，金箔旨在吸收 X 射线并加热吸收较弱的碳氢化合物。 令他们惊讶的是，他们不仅看到了钻石的形成，还发现了氢化金的形成。

         “这出乎意料，因为黄金在化学上通常非常无聊且无反应性——这就是为什么我们在这些实验中将其用作 X 射线吸收剂，”SLAC 的科学家 Mungo Frost 说谁领导了这项研究。 “这些结果表明，在温度和压力的影响开始与传统化学竞争的极端条件下，可能会发现许多新的化学物质，你可以形成这些奇异的化合物。”

        结果发表在Angewandte Chemie International Edition，让我们得以一窥化学规则在极端条件下如何变化，例如在某些行星或氢聚变恒星内部发现的条件。

         研究密集氢

         在他们的实验中，研究人员首先使用金刚石砧座电池将碳氢化合物样品挤压到比地幔内更大的压力。 然后，他们通过用欧洲 XFEL 的 X 射线脉冲反复击中样品，将样品加热到 3,500 华氏度以上。 该团队记录并分析了 X 射线如何从样品上散射，这使他们能够解决样品中的结构转变。

         正如预期的那样，记录的散射模式表明碳原子已经形成了金刚石结构。 但该团队也看到了意想不到的信号，这是由于氢原子与金箔反应形成氢化金。

        在研究中创造的极端条件下，研究人员发现氢处于致密的“超离子”状态，氢原子自由流过金的刚性原子晶格，增加了氢化金的电导率。

         氢气，它是周期性中最轻的元素表，用 X 射线研究很棘手，因为它只能微弱地散射 X 射线。 然而，在这里，超离子氢与更重的金原子相互作用，研究小组能够观察到氢对金晶格散射 X 射线的影响。 “我们可以用金格子作为氢气正在做什么的见证，”蒙戈说。

         氢化金提供了一种在条件下研究致密原子氢的方法，该条件也可能适用于实验上不适用于其他情况可直接访问。 例如，致密的氢构成了某些行星的内部，因此在实验室中研究它可以让我们更多地了解这些外星世界。 它还可以为太阳等恒星内部的核聚变过程提供新的见解，并帮助开发利用地球上聚变能的技术。

         探索新化学

         除了为致密氢的研究铺平道路外，该研究还为探索新化学提供了途径。 黄金，即通常被认为是一种非反应性金属，被发现在极高的压力和温度下形成稳定的氢化物。 事实上，它似乎只有在那些极端条件下才稳定，因为当它冷却时，金和氢会分离。 模拟还表明，在更高的压力下，更多的氢可以装入金晶格中。

         模拟框架也可以扩展到氢化金之外。 “重要的是，我们可以在这些状态下通过实验生产和建模这些状态极端条件，“SLAC 高能密度部门主任兼光子科学教授、该研究的首席研究员 Siegfried Glenzer 说。 “这些模拟工具可用于模拟极端条件下的其他奇异材料特性。”

         该团队还包括来自德国罗斯托克大学、DESY、欧洲 XFEL、亥姆霍兹-德累斯顿-罗森多夫中心、法兰克福大学和拜罗伊特大学的研究人员; 英国爱丁堡大学; 这卡内基科学研究所、斯坦福大学和斯坦福材料与能源科学研究所 （SIMES）。 这项工作的部分内容得到了美国能源部科学办公室的支持。