Mokslininkai iš Rusijos, Vokietijos ir Švedijos kartu įrodė medžiagų egzistavimo galimybę, kuri yra nereali įprasto chemijos dėsnių supratimo požiūriu. Paveikdami berilio junginį šimtus tūkstančių kartų didesniu nei atmosferos slėgiu, mokslininkai pasiekė medžiagos kristalinės struktūros transformaciją į penkis ir šešis deguonies atomus aplink berilio atomą, nors anksčiau buvo manoma, kad didžiausias galimas skaičius neviršija keturių.
Įsivaizduokite, kad priešais jus yra kalnas kubų ir iš jų ketinate ką nors pastatyti, - savo darbą apibūdina tyrimo autoriai. - galite surinkti įvairių struktūrų įvairovę, tačiau vis tiek jų skaičius yra ribotas dėl „statybinių medžiagų“formos, nes jos gali prisijungti tik tam tikru būdu. Dabar įsivaizduokite, kad turite galimybę pakeisti šių kubų formą - ištiesti, pridėti veidų, žodžiu, modifikuoti juos taip, kad galimų gautų „statybinių medžiagų“derinių skaičius išaugtų nesuskaičiuojamą kartą.
Aptariami kubai yra ne kas kita kaip kristalinės medžiagų struktūros elementai, kuriuos modifikuodami galite „apdovanoti“medžiagas iš esmės naujomis savybėmis. Tačiau įprastų idėjų rėmuose neįmanoma atlikti tam tikrų pertvarkymų.
„Dirbome su herlbutitu, berilio junginio forma, kurios cheminė formulė CaBe2P2O8. Klasikinėmis sąlygomis jis turi tetraedrinę struktūrą - berilis suformuoja tetraedrines piramides su deguonies atomais, o dar neseniai buvo manoma, kad tai yra maksimali įmanoma berilio koordinacija. Tačiau mūsų kolegos iš Vokietijos atliko eksperimentą, kurio rezultatas tapo aišku, kad kristalo struktūrą galima pertvarkyti. Eksperimento metu medžiaga buvo dedama į deimantinį priekalą, kur jai buvo daromas ypač didelis slėgis. Taigi, esant 17 GPa (170 tūkst. Žemės atmosferos) slėgiui, berilį supančių deguonies atomų skaičius padidėjo iki penkių, o esant 80 GPa (800 tūkst. Žemės atmosferų) slėgiui, kristalas buvo pertvarkytas taip, kad šis skaičius padidėjo iki šešių. Tai neįtikėtinas rezultatasniekas ir niekada nebuvo pristatytas. Štai kodėl jam taip pat reikėjo teorinio pagrindimo, kurį mes savarankiškai dirbome prie savo superkompiuterio “, - sako profesorius Igoris Abrikosovas.
Teorinį eksperimento rezultatų modeliavimą NUST MISIS mokslininkai atliko rekordiškai greitai - vos per mėnesį. Norėdami išspręsti Dirac lygtį, apibūdinančią elektronų būseną materijoje, su pateiktais kintamaisiais, buvo panaudota visa laboratorijos „Naujų medžiagų modeliavimas ir kūrimas“superkompiuterių klasterio skaičiavimo galia. Skaičiavimo rezultatai beveik visiškai sutapo su eksperimento rezultatais - skirtumai yra minimalūs ir neviršija leistinų paklaidų ribų.
Eksperimento rezultatus ir jo teorinį pagrindimą mokslininkai pristatė žurnale „Nature Communications“.
Sergejus Sysojevas