Científicos de Rusia, Alemania y Suecia han demostrado conjuntamente la posibilidad de la existencia de sustancias que no son realistas desde el punto de vista de la comprensión habitual de las leyes de la química. Al someter el compuesto de berilio a una presión, cientos de miles de veces más alta que la presión atmosférica, los investigadores lograron la transformación de la estructura cristalina del material en cinco y seis átomos de oxígeno alrededor del átomo de berilio, aunque anteriormente se creía que el número máximo posible no superaba los cuatro.
Imagina que tienes una montaña de cubos frente a ti, y vas a construir algo a partir de ellos, los autores del estudio describen su trabajo. - Puedes recolectar una variedad de estructuras diferentes, pero aún así su número es limitado debido a la forma de "materiales de construcción", porque solo pueden conectarse entre sí de cierta manera. Ahora imagine que tiene la oportunidad de cambiar la forma de estos cubos: estirarlos, agregar caras, en una palabra, modificarlos para que el número de combinaciones posibles de los "materiales de construcción" resultantes aumente incontables veces.
Los cubos en cuestión no son más que elementos de la estructura cristalina de los materiales, modificándolos, se pueden “recompensar” materiales con propiedades fundamentalmente nuevas. Pero ciertas transformaciones son imposibles en el marco de las ideas habituales.
“Trabajamos con herlbutita, una forma de compuesto de berilio con la fórmula química CaBe2P2O8. En condiciones clásicas, tiene una estructura tetraédrica: el berilio forma pirámides tetraédricas con átomos de oxígeno, y hasta hace poco se creía que esta era la máxima coordinación posible del berilio. Sin embargo, nuestros colegas de Alemania realizaron un experimento, como resultado del cual quedó claro que la estructura cristalina se puede reorganizar. Durante el experimento, el material se colocó en un yunque de diamante, donde se expuso a presiones ultraaltas. Entonces, a una presión de 17 GPa (170 mil atmósferas terrestres), el número de átomos de oxígeno que rodean al berilio aumentó a cinco, y a una presión de 80 GPa (800 mil atmósferas terrestres), el cristal se reorganizó para que este número aumentara a seis. Este es un resultado increíblepor nadie y nunca antes presentado. Por eso también necesitaba una justificación teórica, que trabajamos de forma independiente en nuestra supercomputadora”, dice el profesor Igor Abrikosov.
norte
Los científicos de NUST MISIS llevaron a cabo un modelado teórico de los resultados del experimento en un tiempo récord, en solo un mes. Para resolver la ecuación de Dirac describiendo el estado de los electrones en la materia, con las variables dadas, se utilizó toda la potencia de cálculo del cluster de supercomputadoras del laboratorio "Modelado y desarrollo de nuevos materiales". Los resultados del cálculo coincidieron casi por completo con los resultados experimentales: las diferencias son mínimas y están dentro del rango de error aceptable.
Los resultados del experimento y su justificación teórica fueron presentados por científicos en la revista Nature Communications.
Sergey Sysoev
