Forskare från Ryssland, Tyskland och Sverige har tillsammans bevisat möjligheten att det finns ämnen som är orealistiska ur den vanliga förståelsen av kemilagarna. Genom att utsätta berylliumföreningen för tryck, hundratusentals gånger högre än atmosfärstrycket, uppnådde forskarna omvandlingen av kristallstrukturen i materialet till fem och sex syreatomer runt berylliumatomen, även om man tidigare trodde att det maximala möjliga antalet inte överstiger fyra.
Föreställ dig att du har ett kuberberg framför dig och att du kommer att bygga något av dem, beskriver författarna till studien sitt arbete. - Du kan samla en mängd olika strukturer, men ändå är antalet begränsat på grund av "byggmaterial", eftersom de bara kan ansluta till varandra på ett visst sätt. Föreställ dig nu att du har möjlighet att ändra formen på dessa kuber - att sträcka dem, lägga till ansikten, i ett ord, ändra dem så att antalet möjliga kombinationer av de resulterande "byggmaterialen" ökar otaliga gånger.
Kuberna i fråga är inget annat än element i kristallstrukturen hos material, som modifierar vilka du kan”belöna” material med fundamentalt nya egenskaper. Men vissa omvandlingar är omöjliga inom ramen för de vanliga idéerna.
”Vi arbetade med herlbutit, en form av berylliumförening med den kemiska formeln CaBe2P2O8. Under klassiska förhållanden har den en tetrahedral struktur - beryllium bildar tetrahedrala pyramider med syreatomer, och tills nyligen trodde man att detta är den maximala möjliga samordningen av beryllium. Våra kollegor från Tyskland genomförde dock ett experiment, vilket resulterade i att det blev klart att kristallstrukturen kan ordnas om. Under experimentet placerades materialet i ett diamantstäd där det utsattes för ultrahöga tryck. Så, vid ett tryck på 17 GPa (170 tusen markatmosfärer) ökade antalet syreatomer som omger beryllium till fem, och vid ett tryck på 80 GPa (800 tusen markatmosfärer) omordnades kristallen så att detta antal ökade till sex. Detta är ett otroligt resultatav ingen och aldrig introducerats förut. Därför behövde han också en teoretisk grund, som vi arbetade självständigt med på vår superdator, säger professor Igor Abrikosov.
Teoretisk modellering av experimentresultaten utfördes av NUST MISIS-forskare på rekordtid - på bara en månad. För att lösa Dirac-ekvationen som beskriver tillståndet för elektroner i materia, med de givna variablerna, användes all beräkningskraft för superdatorklustret i laboratoriet "Modellering och utveckling av nya material". Beräkningsresultaten sammanföll nästan helt med experimentresultaten - skillnaderna är minimala och ligger inom det acceptabla felområdet.
Resultaten av experimentet och dess teoretiska motivering presenterades av forskare i tidskriften Nature Communications.
Sergey Sysoev
