Venäjän, Saksan ja Ruotsin tutkijat ovat yhdessä todistaneet mahdollisuuden sellaisten aineiden olemassaoloon, jotka ovat epärealistisia kemiallisten lakien tavanomaisen ymmärtämisen kannalta. Altistamalla berylliumyhdiste paineelle, joka on satoja tuhansia kertoja korkeampi kuin ilmakehän paine, tutkijat saavuttivat materiaalin kiderakenteen muutoksen viideksi ja kuudeksi happiatomiksi berylliumatomin ympärillä, vaikka aiemmin uskottiin, että suurin mahdollinen määrä ei ylitä neljää.
Kuvittele, että edessäsi on kuutio vuori ja aiot rakentaa niistä jotain, - tutkimuksen kirjoittajat kuvaavat työtään. - Voit kerätä useita erilaisia rakenteita, mutta silti niiden lukumäärä on rajallinen "rakennusmateriaalien" muodon vuoksi, koska ne voivat muodostaa yhteyden toisiinsa vain tietyllä tavalla. Kuvittele nyt, että sinulla on mahdollisuus muuttaa näiden kuutioiden muotoa - venyttää niitä, lisätä kasvoja, sanalla sanalla, muokata niitä niin, että tuloksena olevien "rakennusmateriaalien" mahdollisten yhdistelmien määrä kasvaa lukemattomia kertoja.
Kyseiset kuutiot eivät ole muuta kuin materiaalien kristallirakenteen elementtejä, joiden muuttamiseksi voit "palkita" materiaaleja perusteellisesti uusilla ominaisuuksilla. Mutta tietyt muutokset ovat mahdottomia tavallisten ideoiden puitteissa.
”Työskentelimme herlbutiitin, berylliumyhdisteen muodon kanssa, jolla on kemiallinen kaava CaBe2P2O8. Klassisissa olosuhteissa sillä on tetraedrinen rakenne - beryllium muodostaa tetraedrisiä pyramideja happiatomien kanssa, ja viime aikoihin asti uskottiin, että tämä on berylliumin suurin mahdollinen koordinaatio. Saksalaiset kollegamme tekivät kuitenkin kokeen, jonka tuloksena kävi selväksi, että kiteiden rakenne voidaan järjestää uudelleen. Kokeen aikana materiaali laitettiin timanttilaiseen, jossa se altistettiin erittäin korkeille paineille. Joten 17 GPa: n (170 tuhatta maanpäällistä ilmakehää) paineessa berylliumia ympäröivien happiatomien määrä kasvoi viiteen, ja 80 GPa: n (800 tuhatta maanpäällistä ilmakehää) paineessa kide järjestettiin uudelleen niin, että tämä luku kasvoi kuuteen. Tämä on uskomaton tuloskukaan ei ole koskaan ottanut käyttöön. Siksi hän tarvitsi myös teoreettisen perustelun, jonka teimme itsenäisesti supertietokoneessamme , sanoo professori Igor Abrikosov.
NUST MISIS-tutkijat suorittivat kokeen tulosten teoreettisen mallinnuksen ennätysajassa - vain kuukaudessa. Aineen elektronien tilaa kuvaavan Dirac-yhtälön ratkaisemiseksi annetuilla muuttujilla käytettiin laboratorion "Uusien materiaalien mallintaminen ja kehittäminen" supertietokoneryhmän koko laskentatehoa. Laskentatulokset osuivat melkein kokonaan koetuloksiin - erot ovat vähäisiä ja ovat sallittujen virherajojen sisällä.
Tutkijat esittivät kokeen tulokset ja teoreettisen perustelun Nature Communications -lehdessä.
Sergey Sysoev