高压高温下金氢化合物的合成及其超离子特性研究

来自国际研究团队的最新突破：通过X射线自由电子激光加热金刚石压砧中的预压缩金与碳氢化合物，在40 GPa/2200 K极端条件下首次合成金氢化合物(AuHx)。该化合物具有hcp晶格结构，氢原子呈现超离子扩散特性，降温后恢复为fcc金结构。这项发表于Angewandte Chemie的研究，为极端条件下贵金属化学开辟了新方向。

　　

在化学元素周期表中，金(Au)素以惰性著称，其与氢的化学反应性长期未被认知。最新突破性研究显示，当压力突破40吉帕(GPa)大关，配合2200开尔文(K)的高温环境，这个"高冷"的贵金属终于向氢原子敞开了怀抱。

科研人员采用金刚石压砧装置(DAC)结合X射线自由电子激光(XFEL)加热技术，以碳氢化合物作为氢源，成功制备出化学计量比为AuH_x（x值随压力从40增至80 GPa时由0趋近于1）的金氢化合物。有趣的是，这种在极端条件下诞生的化合物具有六方密堆积(hcp)晶体结构，其中的氢原子如同被施了魔法，在金的晶格间隙中自由穿梭，展现出典型的超离子特性。

当温度回降至室温(295 K)，这个"活泼"的化合物又恢复成面心立方(fcc)结构的金属金，仿佛一场高压高温下的化学幻梦。密度泛函理论分子动力学(DFT-MD)模拟完美印证了实验结果，揭示出氢原子在晶体结构中的无序分布和高扩散系数。

这项研究不仅首次证实了金-氢二元固态化合物的存在，更展示了极端条件对元素化学性质的革命性改变。超离子态金氢化合物的发现，为新型功能材料设计和行星内部化学研究提供了全新思路。