Дослідники з Росії, Німеччини і Швеції спільно довели можливість існування речовин, нереальних з точки зору звичного розуміння законів хімії.
Авторам нової роботи вдалося змінити кристалічну решітку однієї зі сполук берилію, пише Популярна Механіка.
Як свідчать автори дослідження: «Уявіть, що перед вами гора кубиків, і ви щось збираєтеся з них будувати, можна зібрати безліч різноманітних конструкцій, але все одно їх кількість обмежена через форми «будматеріалів», адже з'єднуватися один з одним вони можуть тільки певним чином. А тепер уявіть, що у вас з'явилася можливість міняти форму цих кубиків — розтягувати їх, додавати межі, словом, видозмінювати так, що кількість можливих комбінацій з отриманих «будматеріалів» збільшується в незліченну кількість разів».
Кубики, про які йде мова, — не що інше, як елементи кристалічної структури матеріалів, модифікувавши які, можна «нагородити» матеріали принципово новими властивостями. Але певні трансформації неможливі в рамках звичних уявлень.
Піддавши сполуку берилію впливу тиску, що в сотні тисяч разів перевищує атмосферний, дослідники добилися перетворення кристалічної структури матеріалу до п’яти-і шести атомів кисню навколо атома берилію, хоча раніше вважалося, що максимально можливе число не перевищує чотирьох.
«Ми працювали з херлбутітом — однієї з форм сполуки берилію з хімічною формулою CaBe2P2O8. У класичних умовах він має тетраедральну структуру — берилій формує чотиригранні піраміди з атомами кисню, і донедавна вважалося, що це максимально можлива координація берілію. Однак наші колеги з Німеччини провели експеримент, в результаті якого з’ясувалося, що кристалічна структура може перебудовуватися», — розповідає один з авторів дослідження, професор Ігор Абрикосов.
Як пояснив учений, під час експерименту матеріал поміщався в алмазне ковадло, де піддавався впливу надвисоких тисків. Так, при тиску в 17 ГПа (170 тисяч земних атмосфер) відбулося збільшення числа атомів кисню оточуючих берилій до п’яти, а при тиску в 80 ГПа (800 тисяч земних атмосфер) кристал перебудовувався так, що це число зросло до шести.
«Це неймовірний результат, ніким і ніколи не представлений раніше. Саме тому йому було потрібно і теоретичне обґрунтування, опрацюванням якого ми зайнялися незалежно на нашому суперкомп’ютері», — підкреслив Абрикосов.
Теоретичне моделювання результатів експерименту було проведено вченими НіТУ МіСіС в рекордно короткі терміни — всього за один місяць.
Для вирішення рівняння Дірака, яке описує стан електронів в речовині, з заданими змінними була задіяна вся обчислювальна потужність суперкомп’ютерного кластеру лабораторії. Результати обчислень майже повністю збіглися з результатами експерименту — відмінності мінімальні, і є в допустимих межах похибки.