Usando técnicas de caracterização de nêutrons, uma equipe de cientistas examinou um dos exemplos mais exclusivos de ouro de arame, compreensão pela primeira vez da estrutura do corpo de prova e possível processo de formação. Os 263 gramas, Espécime de 12 centímetros de altura, conhecido como chifre de carneiro, pertence ao acervo do Museu Mineralógico e Geológico da Harvard University (MGMH).

"Quase nada além da existência do espécime é conhecido sobre o ouro de arame, "disse Sven Vogel, um físico do centro de ciência de nêutrons do Laboratório Nacional de Los Alamos, LANSCE, um acelerador de partículas de meia milha de comprimento que fornece prótons e nêutrons de alta e baixa energia para uma ampla variedade de pesquisas científicas.

Encontrado em 1887 na mina Ground Hog em Red Cliff, Colorado, misteriosamente com a forma de um monte de fios trançados em vez da pepita de ouro mais reconhecível, o chifre de carneiro tem confundido os mineralogistas desde sua descoberta. O desconhecido:qual é a sua estrutura fundamental e como se formou?

"Alguns metais nativos, um metal ou liga metálica encontrada na natureza pode ocorrer no que é chamado de morfologia do fio, "disse John Rakovan, Professor de Mineralogia na Miami University em Ohio. "Muito mais comum em prata, a morfologia do fio raramente é vista em amostras de ouro e este espécime é sem dúvida o melhor exemplo conhecido. "

Devido à sua raridade e valor monetário associado, não é possível cortar ou abrir o espécime, e por causa de sua densidade, os raios-X de baixa energia e outros diagnósticos só podem interrogar superfícies externas, portanto, nenhum estudo científico foi publicado sobre a natureza interna deste espécime, até agora.

Os resultados da pesquisa sugerem que o fio de ouro é muito diferente do fio de prata. "O fio de prata é um agregado policristalino semelhante a um mosaico com muitas centenas a milhares de cristais em um único fio, "disse Rakovan." O ouro parece ser composto de apenas alguns cristais individuais. Além disso, descobrimos que essas amostras não são ouro puro, mas sim ligas de ouro-prata com até 30 por cento de prata substituindo o ouro na estrutura atômica. "

"Sabíamos que na superfície essa amostra de ouro era cerca de 70 por cento de ouro, mas ninguém sabia se esse era o caso apenas na superfície, "disse Vogel." Usando nossa fonte de nêutrons, que normalmente usamos para estudar materiais como ligas de urânio ou combustíveis nucleares, pudemos verificar que esta amostra é homogênea, o que significa que toda a amostra é uma mistura de 70-30 de ouro com prata. "

Em um estudo separado, Rakovan e colegas descobriram recentemente que o crescimento do fio de prata leva a um inesperado enriquecimento de isótopos. A equipe de Los Alamos está usando os dados da espectroscopia de nêutrons para avaliar se o enriquecimento de isótopos também ocorre nessas ligas de ouro-prata. Outra surpresa foi a uniformidade da mistura ouro / prata. "Como a liga é altamente homogênea, parece que a prata está se ligando ao ouro na estrutura cristalina no nível atomístico, "disse Rakovan.

Os resultados deste estudo terão implicações para geocientistas que estão tentando entender os processos geoquímicos que estão em jogo na formação de depósitos de ouro, e para cientistas e engenheiros de materiais que podem usar as propriedades exclusivas desses materiais em aplicações tecnológicas.

Os recursos exclusivos das instalações do LANSCE podem ser usados ​​para estudar o interior de espécimes valiosos como este fio de ouro sem ter que abri-los para análise. Usando técnicas de nêutrons no LANSCE, os cientistas podem "olhar" dentro desses grandes espécimes de ouro, não destrutivamente, e aprender sobre sua textura, estrutura atômica, e química de elementos e isótopos.

A amostra será a peça central de uma nova exposição no Museu de História Natural de Harvard na primavera de 2020. "The Rare and Beautiful, "destacando os aspectos que tornam um objeto valioso, e como a apreciação da humanidade pela beleza, raridade, a singularidade e a cultura moldaram esses valores. O fio de ouro não é apenas o melhor espécime de ouro do mundo, mas também representa circunstâncias únicas de formação que revelam seu processo de formação e, em última instância, a história da Terra. A exposição é uma oportunidade rara para o público ver este espécime de ouro, normalmente mantido em um cofre de banco fora da vista.

"O Museu Mineralógico e Geológico de Harvard é um dos museus minerais mais antigos e em operação contínua nos Estados Unidos, "disse Raquel Alonso-Perez, curador do MGMH. "Por causa do forte Departamento de Química de Harvard, a universidade começou a coletar minerais na década de 1850 para entender melhor sua estrutura cristalina do ponto de vista químico. "O espécime de fio de ouro foi legado a Harvard em 1947 como parte da coleção A. C. Burrage.

"Essas colaborações acadêmicas realmente superam os limites para nós, "disse Vogel." Normalmente usamos o acelerador LANSCE para caracterizar materiais que são relevantes para a missão Los Alamos, mas às vezes podemos aplicá-lo a amostras geológicas como este espécime de ouro muito famoso. É uma situação em que todos ganham para o Laboratório e para as universidades. "