Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forschergruppe unter Bayreuther Leitung mit neuen Erkenntnissen zur Beständigkeit von Gold

02.02.2007
Dass Gold keinesfalls zu beständig ist wie bisher angenommen, belegen Forschungen einer internationalen Gruppe unter Bayreuther Leitung, die heute in der aktuellen Ausgabe der angesehenen Fachzeitschrift "Physical Review Letters" veröffentlicht werden.

Mit der Synergie von Experiment und Theorie hat eine Forschergruppe unter der Leitung von Privatdozent Dr. Leonid Dubrovinsky (Bayerisches Geoinstitut der Universität Bayreuth) herausgefunden, dass Gold, das in vielerlei Hinsicht edelste aller Elemente, hinsichtlich seiner Kristallstruktur tatsächlich "unedler" als Kupfer, Silber und Platin ist.

Die Einzigartigkeit des Goldes und seine besondere Rolle in der menschlichen Gesellschaft von Anfang an sind sehr eng mit seiner außergewöhnlichen Unempfindlichkeit gegenüber chemischen Reaktionen sowie extremen Drücken und Temperaturen verbunden. Gold war immer ein Synonym für Haltbarkeit und Beständigkeit. Bei normalem Umgebungsdruck nimmt Gold seine Gestalt als flächenzentrierte, kubische Struktur (fcc) an und bleibt nach bisherigem Kenntnisstand in dieser Form bei Drücken bis mindestens 180 GPa (1 Million achthunderttausend Atmosphären) stabil.

In einem heute in der angesehenen Fachzeitschrift "Physical Review Letters" erscheinenden Fachartikel berichten Geo- und Materialwissenschaftler des Bayerischen Geoinstituts der Universität Bayreuth mit Kollegen der Universität Heidelberg (Mineralphysik und Strukturforschung) und Wissenschaftlern aus Frankreich und Schweden zum ersten Mal über ihre Entdeckung einer Umwandlung des Goldes (Phasenübergang). Mit einer Serie von Experimenten in beheizbaren Diamantstempelzellen wurde gezeigt, dass Gold bei Drücken oberhalb von ~240 GPa die dichtere Kristallstruktur einer hexagonal-dichtesten Kugelpackung (hcp) annimmt.

Bei dieser neuen Forschungsarbeit gibt es verschiedene wichtige Aspekte. Bisher ließen sich Röntgenbeugungsexperimente bei Drücken oberhalb von 100 GPa lediglich in großen Teilchenbeschleunigern (Synchrotron) realisieren, von denen es weltweit nur wenige gibt. Wissenschaftler am Bayerischen Geoinstitut haben mit finanzieller Unterstützung der Deutsche Forschungsgemeinschaft eine neuartige Apparatur entwickelt, mit der sich neue Wege in der Materialforschung beschreiten lassen. Materie kann hier unter enormem Druck bis über 2,5 Millionen Atmosphären (was zum Beispiel dem Druck im Erdkern in einer Tiefe von 5500 km entspricht) erforscht werden.

Fortschritte in der Hochdrucktechnologie erfordern Vergleichsstandards, die für Druckbereiche bis zu mehreren Millionen bar einsetzbar sind. Die große Druck- und Temperaturstabilität von Gold mit einer fcc-Struktur sowie dessen hohe isothermale Kompressibilität machten das Edelmetall bisher zu einem sehr attraktiven Druck-Standard bei Hochdruck-/Hochtemperatur-Experimenten in Druckbereichen oberhalb von 100 GPa. Der druckbedingte Strukturänderung von Gold bei Drücken oberhalb von 240 GPa, stellt eine "natürliche" Begrenzung bei der Verwendung von fcc-Gold als Standard dar.

Der Druck, der notwendig ist, einen Phasenübergang des Goldes zu bewirken, ist zu hoch, um etwas Ähnliches wie eine "Goldpest" analog zu der "Zinnpest" - einer chemische Reaktion mit der langsamen Überführung des metallischen Zinns in eine andere, nicht-metallische Zinnverbindung in Form von unbrauchbarem Staub bei niedrigen Temperaturen - .auf der Erde befürchten zu müssen. Jedoch machen neue experimentelle und theoretische Ansätze immer wieder deutlich, dass es kein "absolut" unveränderliches Material gibt; und Gold, als das Edelste aller Metalle, macht da von dieser Regel keine Ausnahme.

Quellenangabe
L. Dubrovinsky, N. Dubrovinskaia, W. A. Crichton, A. S. Mikhaylushkin, S. I. Simak, I. A. Abrikosov, J. S. de Almeida, R. Ahuja, W. Luo, and B. Johansson.
Noblest of All Metals Is Structurally Unstable at High Pressure
Phys. Rev. Lett. 98, 045503 (2007)

Jürgen Abel | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de/

Weitere Berichte zu: Beständigkeit GPa Geoinstitut Phasenübergang

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Recyclingfähige, formflexible Wasserstofftanks für Brennstoffzellen-Autos
21.09.2018 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

nachricht Neuer Super-Kunststoff mit positiver Ökobilanz
18.09.2018 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wie Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht

Wieso sind manche Metalle magnetisch? Diese einfache Frage ist wissenschaftlich gar nicht so leicht fundiert zu beantworten. Das zeigt eine aktuelle Arbeit von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der Universität Halle. Den Forschern ist es zum ersten Mal gelungen, in einem magnetischen Material, in diesem Fall Kobalt, die Wechselwirkung zwischen einzelnen Elektronen sichtbar zu machen, die letztlich zur Ausbildung der magnetischen Eigenschaften führt. Damit sind erstmals genaue Einblicke in den elektronischen Ursprung des Magnetismus möglich, die vorher nur auf theoretischem Weg zugänglich waren.

Für ihre Untersuchung nutzten die Forscher ein spezielles Elektronenmikroskop, das das Forschungszentrum Jülich am Elettra-Speicherring im italienischen Triest...

Im Focus: Erstmals gemessen: Wie lange dauert ein Quantensprung?

Mit Hilfe ausgeklügelter Experimente und Berechnungen der TU Wien ist es erstmals gelungen, die Dauer des berühmten photoelektrischen Effekts zu messen.

Es war eines der entscheidenden Experimente für die Quantenphysik: Wenn Licht auf bestimmte Materialien fällt, werden Elektronen aus der Oberfläche...

Im Focus: Scientists present new observations to understand the phase transition in quantum chromodynamics

The building blocks of matter in our universe were formed in the first 10 microseconds of its existence, according to the currently accepted scientific picture. After the Big Bang about 13.7 billion years ago, matter consisted mainly of quarks and gluons, two types of elementary particles whose interactions are governed by quantum chromodynamics (QCD), the theory of strong interaction. In the early universe, these particles moved (nearly) freely in a quark-gluon plasma.

This is a joint press release of University Muenster and Heidelberg as well as the GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt.

Then, in a phase transition, they combined and formed hadrons, among them the building blocks of atomic nuclei, protons and neutrons. In the current issue of...

Im Focus: Der Truck der Zukunft

Lastkraftwagen (Lkw) sind für den Gütertransport auch in den kommenden Jahrzehnten unverzichtbar. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Technischen Universität München (TUM) und ihre Partner haben ein Konzept für den Truck der Zukunft erarbeitet. Dazu zählen die europaweite Zulassung für Lang-Lkw, der Diesel-Hybrid-Antrieb und eine multifunktionale Fahrerkabine.

Laut der Prognose des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur wird der Lkw-Güterverkehr bis 2030 im Vergleich zu 2010 um 39 Prozent steigen....

Im Focus: Extrem klein und schnell: Laser zündet heißes Plasma

Feuert man Lichtpulse aus einer extrem starken Laseranlage auf Materialproben, reißt das elektrische Feld des Lichts die Elektronen von den Atomkernen ab. Für Sekundenbruchteile entsteht ein Plasma. Dabei koppeln die Elektronen mit dem Laserlicht und erreichen beinahe Lichtgeschwindigkeit. Beim Herausfliegen aus der Materialprobe ziehen sie die Atomrümpfe (Ionen) hinter sich her. Um diesen komplexen Beschleunigungsprozess experimentell untersuchen zu können, haben Forscher aus dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) eine neuartige Diagnostik für innovative laserbasierte Teilchenbeschleuniger entwickelt. Ihre Ergebnisse erscheinen jetzt in der Fachzeitschrift „Physical Review X“.

„Unser Ziel ist ein ultrakompakter Beschleuniger für die Ionentherapie, also die Krebsbestrahlung mit geladenen Teilchen“, so der Physiker Dr. Thomas Kluge vom...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungen

Forum Additive Fertigung: So gelingt der Einstieg in den 3D-Druck

21.09.2018 | Veranstaltungen

12. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

20.09.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Tiefseebergbau: Forschung zu Risiken und ökologischen Folgen geht weiter

21.09.2018 | Geowissenschaften

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Optimierungspotenziale bei Kaminöfen

21.09.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics