Forskere fra Russland, Tyskland og Sverige har i fellesskap bevist muligheten for at det eksisterer stoffer som er urealistiske sett fra den vanlige forståelsen av kjemilovene. Ved å utsette berylliumforbindelsen for trykk hundretusenvis ganger høyere enn atmosfæretrykk, oppnådde forskerne transformasjonen av krystallstrukturen til materialet til fem og seks oksygenatomer rundt berylliumatomet, selv om man tidligere antok at det maksimale mulige antallet ikke overstiger fire.
Tenk deg at du har et fjell med kuber foran deg, og at du skal bygge noe av dem, - forfatterne av studien beskriver arbeidet deres. - du kan samle en rekke forskjellige strukturer, men likevel er antallet begrenset på grunn av formen for "byggematerialer", fordi de bare kan koble seg til hverandre på en bestemt måte. Tenk deg nå at du har muligheten til å endre formen på disse kubene - å strekke dem, legge til ansikter, med et ord, endre dem slik at antallet mulige kombinasjoner av de resulterende "byggematerialene" øker utallige ganger.
Kubene det er snakk om er ikke annet enn elementer i krystallstrukturen til materialer, og endrer hvilke du kan "belønne" materialer med fundamentalt nye egenskaper. Men visse transformasjoner er umulige innenfor rammen av de vanlige ideene.
“Vi jobbet med herlbutitt, en form for berylliumforbindelse med den kjemiske formelen CaBe2P2O8. Under klassiske forhold har den en tetrahedral struktur - beryllium danner tetrahedrale pyramider med oksygenatomer, og inntil nylig ble det antatt at dette er den maksimale mulige koordinasjonen av beryllium. Våre kolleger fra Tyskland gjennomførte imidlertid et eksperiment, som et resultat av at det ble klart at krystallstrukturen kan omorganiseres. Under eksperimentet ble materialet plassert i en diamantambolt, der det ble utsatt for ultrahøye trykk. Så, ved et trykk på 17 GPa (170 000 terrestriske atmosfærer), økte antall oksygenatomer rundt beryllium til fem, og ved et trykk på 80 GPa (800 000 terrestriske atmosfærer) ble krystallet omorganisert slik at dette tallet økte til seks. Dette er et utrolig resultatav ingen og aldri introdusert før. Derfor trengte han også et teoretisk fundament, som vi jobbet uavhengig av superdatamaskinen vår, sier professor Igor Abrikosov.
Teoretisk modellering av resultatene av eksperimentet ble utført av forskere fra NUST MISIS på rekordtid - på bare en måned. For å løse Dirac-ligningen som beskriver tilstanden til elektroner i materie, med de gitte variablene, ble hele beregningskraften til superdataklyngen i laboratoriet "Modellering og utvikling av nye materialer" brukt. Beregningsresultatene falt nesten helt sammen med eksperimentelle resultater - forskjellene er minimale og ligger innenfor tillatte feilgrenser.
Resultatene av eksperimentet og dets teoretiske begrunnelse ble presentert av forskere i tidsskriftet Nature Communications.
Sergey Sysoev
