维度网讯，美国能源部SLAC国家加速器实验室（SLAC National Accelerator Laboratory）领导的国际团队，在高压高温实验中意外合成出一种由金原子和氢原子构成的固态化合物——氢化金。这是科学家首次创造出该物质，相关结果已发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。

这一发现源于一项关于钻石形成机制的研究。实验中，研究人员原本旨在探究碳氢化合物在极端高温高压条件下形成钻石所需的时间。为此，他们将碳氢化合物样品置于金刚石对顶砧中压缩，压力超过地球地幔中存在的压力，然后利用德国欧洲X射线自由电子激光设施（European XFEL）的重复X射线脉冲将其加热至1900摄氏度以上。样品中的金箔原本被用作X射线吸收体，以帮助加热对辐射吸收能力很弱的碳氢化合物。实验记录到了碳原子形成钻石结构的预期结果，但科学家还意外发现了氢与金反应的信号，生成了氢化金。

该成果引人关注，因为金在化学上以低反应活性著称。领导该研究的SLAC科学家Mungo Frost表示，结果出乎意料，因为金在化学上通常是“单调”且不活泼的。研究人员认为，极端压力和温度可能改变已知材料的行为，为在普通条件下不会发生的化学反应开辟空间。研究结果有助于展示化学规则如何在行星等极端环境中发生变化。

在实验过程中，氢进入了超离子态。在这种致密状态下，氢原子在金的刚性原子结构内自由流动。这种行为提高了氢化金的导电性，并使科学家能够观察到金晶体结构散射X射线方式的变化。由于氢很难用X射线直接研究，团队利用金的晶体结构作为氢行为的“见证”，得以观察氢在材料内部的行为。

该化合物仅能在极端条件下存在，样品冷却后金和氢会再次分离。研究团队表示，氢化金提供了一种在实验室中研究致密原子氢的新方法，这种氢与无法在普通实验中直接访问的环境相关联，例如某些行星的内部。该研究还可能为太阳等恒星的核聚变过程提供信息，并可能帮助与地球聚变技术开发相关的研究。团队的模拟还表明，若施加更高压力，金晶体结构中可能容纳更多氢。

除了发现氢化金，该研究还展示了一条在极端环境中研究新化学的途径。SLAC高能量密度部门负责人、光子科学教授Siegfried Glenzer表示，实验产生并模拟这些状态对于研究奇异材料非常重要，研究中使用的模拟工具也可应用于其他在极端条件下材料的性质研究。该研究团队包括来自SLAC、罗斯托克大学（Universität Rostock）、德国电子同步辐射加速器（DESY）、欧洲XFEL（European XFEL）、亥姆霍兹-德累斯顿-罗森多夫研究中心（Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf）、法兰克福大学（Universität Frankfurt）、拜罗伊特大学（Universität Bayreuth）、爱丁堡大学（University of Edinburgh）、卡内基科学研究所（Carnegie Institution for Science）、斯坦福大学（Stanford University）和斯坦福材料与能源科学研究所（SIMES）的研究人员。部分工作由美国能源部科学办公室资助。

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