Oamenii de știință din Rusia, Germania și Suedia au demonstrat în comun posibilitatea existenței unor substanțe care sunt nerealiste din punctul de vedere al înțelegerii obișnuite a legilor chimiei. Prin supunerea compusului de beriliu la presiune, de sute de mii de ori mai mare decât presiunea atmosferică, cercetătorii au realizat transformarea structurii cristaline a materialului în cinci și șase atomi de oxigen în jurul atomului de beriliu, deși anterior se credea că numărul maxim posibil nu depășește patru.
Imaginați-vă că aveți un munte de cuburi în față și veți construi ceva din ele - autorii studiului descriu munca lor. - puteți colecta o varietate de structuri diferite, dar totuși numărul lor este limitat datorită formei „materialelor de construcție”, deoarece acestea se pot conecta între ele într-un anumit mod. Acum imaginați-vă că aveți ocazia să schimbați forma acestor cuburi - să le întindeți, să adăugați fețe, într-un cuvânt, să le modificați astfel încât numărul combinațiilor posibile ale „materialelor de construcție” rezultate crește de nenumărate ori.
Cuburile în cauză nu sunt altceva decât elemente ale structurii cristaline a materialelor, modificându-le, puteți „recompensa” materialele cu proprietăți fundamental noi. Dar anumite transformări sunt imposibile în cadrul ideilor obișnuite.
„Am lucrat cu herlbutită, o formă de compus de beriliu cu formula chimică CaBe2P2O8. În condiții clasice, are o structură tetraedrică - beriliul formează piramide tetraedrice cu atomi de oxigen și, până de curând, se credea că aceasta este coordonarea maximă posibilă a beriliului. Cu toate acestea, colegii noștri din Germania au efectuat un experiment, în urma căruia a devenit clar că structura cristalină poate fi rearanjată. În timpul experimentului, materialul a fost plasat într-o nicovală de diamant, unde a fost supus unor presiuni ultra-ridicate. Deci, la o presiune de 17 GPa (170 mii atmosfere terestre), numărul atomilor de oxigen din jurul beriliului a crescut la cinci, iar la o presiune de 80 GPa (800 mii atmosfere terestre), cristalul a fost rearanjat astfel încât acest număr a crescut la șase. Acesta este un rezultat incredibilde nimeni și niciodată introdus înainte. De aceea, el avea nevoie și de o justificare teoretică, pe care am lucrat independent la supercomputerul nostru”, spune profesorul Igor Abrikosov.
Modelarea teoretică a rezultatelor experimentului a fost realizată de oamenii de știință de la NUST MISIS într-un timp record - în doar o lună. Pentru a rezolva ecuația Dirac care descrie starea electronilor din materie, cu variabilele date, s-a folosit toată puterea de calcul a clusterului de supercomputer din laboratorul „Modelarea și dezvoltarea de noi materiale”. Rezultatele calculului au coincis aproape complet cu rezultatele experimentale - diferențele sunt minime și se încadrează în limitele de eroare admise.
Rezultatele experimentului și justificarea sa teoretică au fost prezentate de oamenii de știință în revista Nature Communications.
Serghei Sysoev
