Utilizando técnicas de caracterización de neutrones, un equipo de científicos ha examinado el interior de uno de los ejemplos más singulares de alambre de oro. comprender por primera vez la estructura del espécimen y el posible proceso de formación. Los 263 gramos, Ejemplar de 12 centímetros de altura, conocido como el cuerno de carnero, Pertenece a la colección del Museo Mineralógico y Geológico de la Universidad de Harvard (MGMH).

"Casi nada más que la existencia del espécimen se sabe sobre el alambre de oro, "dijo Sven Vogel, un físico del centro de ciencia de neutrones del Laboratorio Nacional de Los Alamos, LANSCE, un acelerador de partículas de media milla de largo que proporciona protones y neutrones de alta y baja energía para una amplia variedad de investigaciones científicas.

Encontrado en 1887 en Ground Hog Mine en Red Cliff, Colorado, misteriosamente con forma de un montón de cables retorcidos en lugar de la pepita de oro más reconocible, el cuerno de carnero ha desconcertado a los mineralogistas desde su descubrimiento. Lo desconocido:¿cuál es su estructura fundamental y cómo se formó?

"Algunos metales nativos, un metal o aleación de metal que se encuentra en la naturaleza puede ocurrir en lo que se llama morfología de alambre, "dijo John Rakovan, Catedrático de Mineralogía en la Universidad de Miami en Ohio. "Mucho más común en plata, la morfología del alambre rara vez se ve en muestras de oro y este espécimen es sin duda el mejor ejemplo conocido ".

Debido a su rareza y valor monetario asociado, no es posible cortar o romper la muestra, y debido a su densidad, los rayos X de baja energía y otros diagnósticos solo pueden interrogar las superficies exteriores, por lo que nunca se han publicado estudios científicos sobre la naturaleza interna de este espécimen, hasta ahora.

Los resultados de la investigación sugieren que el alambre de oro es muy diferente del alambre de plata. "El alambre de plata es un agregado policristalino en forma de mosaico con cientos o miles de cristales en un solo alambre, "dijo Rakovan." El oro parece estar compuesto de sólo unos pocos cristales. Es más, descubrimos que estas muestras no son oro puro, sino más bien aleaciones de oro y plata con hasta un 30 por ciento de plata sustituyendo al oro en la estructura atómica ".

"Sabíamos que en la superficie esta muestra de oro era aproximadamente un 70 por ciento de oro, pero nadie sabía si ese era solo el caso en la superficie". "dijo Vogel." Usando nuestra fuente de neutrones, que normalmente usamos para estudiar materiales como aleaciones de uranio o combustibles nucleares, pudimos verificar que esta muestra es homogénea, lo que significa que toda la muestra es esta mezcla 70-30 de oro y plata ".

En un estudio separado, Rakovan y sus colegas descubrieron recientemente que el crecimiento del alambre de plata conduce a un enriquecimiento de isótopos inesperado. El equipo de Los Alamos está utilizando los datos de la espectroscopía de neutrones para evaluar si el enriquecimiento de isótopos también ocurre en estas aleaciones de oro y plata. Otra sorpresa fue la uniformidad de la mezcla de oro y plata. "Debido a que la aleación es muy homogénea, parece que la plata se une al oro en la estructura cristalina a nivel atomístico, "dijo Rakovan.

Los resultados de este estudio tendrán implicaciones para los geocientíficos que están tratando de comprender los procesos geoquímicos que están en juego en la formación de depósitos de oro. y para científicos e ingenieros de materiales que puedan utilizar las propiedades únicas de estos materiales en aplicaciones tecnológicas.

Las capacidades únicas de la instalación de LANSCE se pueden utilizar para estudiar el interior de muestras valiosas como este alambre de oro sin tener que abrirlas para su análisis. Usando técnicas de neutrones en LANSCE, los científicos pueden "mirar" dentro de estas grandes muestras de oro, de forma no destructiva, y aprende sobre su textura, estructura atomica, y química de elementos e isótopos.

La muestra será la pieza central de una nueva exhibición en el Museo de Historia Natural de Harvard en la primavera de 2020. "The Rare and Beautiful, "destacando los aspectos que hacen que un objeto sea valioso, y cómo el aprecio de la humanidad por la belleza, rareza, la singularidad y la cultura han dado forma a esos valores. El hilo de oro no es solo el espécimen de oro más fino del mundo, pero también representa circunstancias únicas de formación que revelan su proceso de formación y, en última instancia, la historia de la Tierra. La exhibición es una oportunidad única para que el público vea este espécimen de oro, normalmente guardado en la bóveda de un banco fuera de la vista.

"El Museo Mineralógico y Geológico de Harvard es uno de los museos de minerales más antiguos y en funcionamiento continuo de los Estados Unidos. "dijo Raquel Alonso-Pérez, curador en MGMH. "Gracias al sólido Departamento de Química de Harvard, la Universidad comenzó a recolectar minerales a partir de la década de 1850 para comprender mejor su estructura cristalina desde un punto de vista químico ”. La muestra de alambre de oro fue legada a Harvard en 1947 como parte de la Colección A. C. Burrage.

"Estas colaboraciones académicas realmente nos superan, ", dijo Vogel." Usualmente usamos el acelerador LANSCE para caracterizar materiales que son relevantes para la misión de Los Alamos, pero a veces llegamos a aplicarlo a muestras geológicas como esta famosa muestra de oro. Es beneficioso para el laboratorio y las universidades ".