Químicos crean hidruro de oro combinando oro e hidrógeno en condiciones extremas
Un experimento para fabricar diamantes conduce al hallazgo de un hidruro de oro sólido, una sustancia desconocida hasta ahora que podría atesorar secretos sobre el interior de los planetas y de las estrellas.
Por Enrique Coperías
Ilustración de los pulsos de un láser de electrones libres de rayos X (izquierda) calentando hidrocarburos comprimidos hasta condiciones extremas, donde el oro y el hidrógeno reaccionan para formar hidruro de oro (centro). Los átomos de oro (en dorado) permanecen en una red cristalina hexagonal mientras el hidrógeno (en blanco) se mueve libremente en estado superiónico. Crédito: Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory.
Durante un experimento diseñado para sintetizar diamantes de forma artificial, un equipo internacional de investigadores se ha topado con un hallazgo químico inesperado: un compuesto sólido formado exclusivamente por átomos de oro e hidrógeno.
La sustancia, bautizada como hidruro de oro, se ha obtenido por primera vez bajo presiones y temperaturas extremas, similares a las que reinan en el interior de ciertos planetas o en estrellas en plena fusión nuclear.
El trabajo, liderado por el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía de Estados Unidos y realizado en el láser europeo de electrones libres de rayos X (XFEL) en Alemania, comenzó con un objetivo mucho más prosaico. El XFEL genera pulsos ultracortos y muy intensos de rayos X que se emplean para observar y estudiar la materia con una precisión a escala atómica y en tiempos de femtosegundos (millonésimas de una milmillonésima de segundo), lo que permite investigar reacciones químicas, materiales exóticos, estructuras biológicas y procesos extremos que no pueden reproducirse con otras técnicas.
Los científicos del SLAC solo pretendían estudiar cuánto tiempo tardan ciertos hidrocarburos en transformarse en diamante cuando se los somete a condiciones extremas. Para ello, comprimieron las muestras más allá de la presión del manto terrestre con una celda de yunque de diamante y las calentaron por encima de los 1.900 ºC mediante pulsos intensos de rayos X.
Qué pasa cuando el oro reacciona con el hidrógeno
En las muestras se incluyó una lámina de oro, cuyo único cometido era absorber radiación y transmitir calor a los hidrocarburos, poco eficientes en ese aspecto.
«El oro es químicamente aburrido, casi inerte; por eso lo usamos como simple calentador» explica Mungo Frost, científico del SLAC y autor principal del estudio. Sin embargo, el análisis de la dispersión de los rayos X reveló dos sorpresas: no solo habían cristalizado diamantes, como estaba previsto, sino que el oro había reaccionado con el hidrógeno para formar un hidruro estable.
La reacción solo fue posible porque, bajo esas condiciones extremas, el hidrógeno adoptó un estado denso y superiónico, y pudo moverse libremente a través de la rígida estructura cristalina del oro y aumentar su conductividad. Este fenómeno permitió a los investigadores «usar la red de oro como testigo» para seguir el rastro del escurridizo hidrógeno, casi invisible a los rayos X por su ligereza.
Por qué este descubrimiento es importante
El hallazgo abre una vía para estudiar el comportamiento del hidrógeno denso, un ingrediente de gran importancia en el interior de planetas gigantes y en el núcleo de estrellas como el Sol. También podría ayudar a comprender mejor los procesos de fusión nuclear —el proceso en el que dos núcleos atómicos ligeros, normalmente de hidrógeno, se unen para formar uno más pesado, liberando una gran cantidad de energía— y a avanzar en el desarrollo de tecnologías para reproducirla en la Tierra.
Más allá de su relevancia astrofísica, el trabajo cuestiona algunas certezas químicas. El oro, famoso por su estabilidad y resistencia a la corrosión, resultó ser capaz de formar un compuesto estable con hidrógeno, aunque solo bajo presiones y temperaturas extremas. Simulaciones informáticas mostraron que, a mayor presión, más átomos de hidrógeno pueden alojarse en la red cristalina del metal.
«Estos resultados sugieren que hay toda una química nueva por descubrir en condiciones donde temperatura y presión compiten con las reglas convencionales”, resume Frost en un comunicado del SLAC.
Para Siegfried Glenzer, director de la División de Alta Densidad de Energía del SLAC y responsable principal del estudio, lo más prometedor es que las herramientas experimentales y de simulación empleadas aquí podrían aplicarse a otros materiales exóticos, y abrir así una ventana a un territorio químico apenas explorado: el de la materia en condiciones extremas. ▪️
Información facilitada por el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC
Fuente: Mungo Frost et al. Synthesis of Gold Hydride at High Pressure and High Temperature Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202505811
