Scienziati provenienti da Russia, Germania e Svezia hanno dimostrato congiuntamente la possibilità dell'esistenza di sostanze che sono irreali dal punto di vista della normale comprensione delle leggi della chimica. Sottoponendo il composto di berillio a una pressione centinaia di migliaia di volte superiore alla pressione atmosferica, i ricercatori hanno ottenuto la trasformazione della struttura cristallina del materiale in cinque e sei atomi di ossigeno attorno all'atomo di berillio, sebbene in precedenza si credesse che il numero massimo possibile non eccedesse quattro.
Immagina di avere una montagna di cubi di fronte a te e di costruire qualcosa da loro, - gli autori dello studio descrivono il loro lavoro. - puoi raccogliere una varietà di strutture diverse, ma il loro numero è comunque limitato a causa della forma dei "materiali da costruzione", perché possono collegarsi tra loro solo in un certo modo. Ora immagina di avere l'opportunità di cambiare la forma di questi cubi - di allungarli, aggiungere facce, in una parola, modificarli in modo che il numero di possibili combinazioni dei "materiali da costruzione" risultanti aumenti innumerevoli volte.
I cubi in questione non sono altro che elementi della struttura cristallina dei materiali, modificandoli si possono “premiare” i materiali con proprietà fondamentalmente nuove. Ma certe trasformazioni sono impossibili nel quadro delle idee usuali.
“Abbiamo lavorato con herlbutite, una forma di composto di berillio con la formula chimica CaBe2P2O8. In condizioni classiche, ha una struttura tetraedrica: il berillio forma piramidi tetraedriche con atomi di ossigeno e fino a poco tempo si credeva che questa fosse la massima coordinazione possibile del berillio. Tuttavia, i nostri colleghi tedeschi hanno condotto un esperimento, a seguito del quale è diventato chiaro che la struttura cristallina può essere riorganizzata. Durante l'esperimento, il materiale è stato posto in un'incudine di diamante, dove è stato esposto a pressioni altissime. Quindi, a una pressione di 17 GPa (170 mila atmosfere terrestri), il numero di atomi di ossigeno che circondano il berillio è aumentato a cinque, e ad una pressione di 80 GPa (800 mila atmosfere terrestri), il cristallo è stato riorganizzato in modo che questo numero è aumentato a sei. Questo è un risultato incredibileda nessuno e mai introdotto prima. Questo è il motivo per cui aveva bisogno anche di una giustificazione teorica, su cui abbiamo lavorato in modo indipendente sul nostro supercomputer , afferma il professor Igor Abrikosov.
La modellazione teorica dei risultati dell'esperimento è stata condotta dagli scienziati di NUST MISIS a tempo di record - in un solo mese. Per risolvere l'equazione di Dirac che descrive lo stato degli elettroni nella materia, con le variabili date, è stata utilizzata l'intera potenza di calcolo del cluster di supercomputer del laboratorio "Modellazione e sviluppo di nuovi materiali". I risultati del calcolo coincidono quasi completamente con i risultati sperimentali: le differenze sono minime e rientrano nell'intervallo di errore accettabile.
I risultati dell'esperimento e la sua giustificazione teorica sono stati presentati dagli scienziati sulla rivista Nature Communications.
Sergey Sysoev
