Wissenschaftler aus Russland, Deutschland und Schweden haben gemeinsam die Möglichkeit der Existenz von Substanzen nachgewiesen, die unter dem Gesichtspunkt des üblichen Verständnisses der Gesetze der Chemie unrealistisch sind. Indem die Berylliumverbindung einem hunderttausendmal höheren Druck als dem atmosphärischen Druck ausgesetzt wurde, gelang es den Forschern, die Kristallstruktur des Materials in fünf und sechs Sauerstoffatome um das Berylliumatom umzuwandeln, obwohl zuvor angenommen wurde, dass die maximal mögliche Anzahl vier nicht überschreitet.
Stellen Sie sich vor, Sie haben einen Berg Würfel vor sich und bauen etwas daraus - die Autoren der Studie beschreiben ihre Arbeit. - Sie können eine Vielzahl unterschiedlicher Strukturen sammeln, deren Anzahl jedoch aufgrund der Form von "Baumaterialien" begrenzt ist, da sie nur auf bestimmte Weise miteinander verbunden werden können. Stellen Sie sich nun vor, Sie haben die Möglichkeit, die Form dieser Würfel zu ändern - sie zu dehnen, Gesichter hinzuzufügen, kurz gesagt, sie so zu ändern, dass die Anzahl der möglichen Kombinationen der resultierenden "Baumaterialien" unzählige Male zunimmt.
Die fraglichen Würfel sind nichts anderes als Elemente der Kristallstruktur von Materialien, die modifizieren, wodurch Sie Materialien mit grundlegend neuen Eigenschaften "belohnen" können. Bestimmte Transformationen sind jedoch im Rahmen der üblichen Ideen nicht möglich.
„Wir haben mit Herlbutit gearbeitet, einer Form der Berylliumverbindung mit der chemischen Formel CaBe2P2O8. Unter klassischen Bedingungen hat es eine tetraedrische Struktur - Beryllium bildet mit Sauerstoffatomen tetraedrische Pyramiden, und bis vor kurzem wurde angenommen, dass dies die maximal mögliche Koordination von Beryllium ist. Unsere Kollegen aus Deutschland führten jedoch ein Experiment durch, bei dem klar wurde, dass die Kristallstruktur neu angeordnet werden kann. Während des Experiments wurde das Material in einen Diamantamboss gegeben, wo es ultrahohen Drücken ausgesetzt wurde. Bei einem Druck von 17 GPa (170.000 terrestrische Atmosphären) stieg die Anzahl der Sauerstoffatome, die Beryllium umgeben, auf fünf, und bei einem Druck von 80 GPa (800.000 terrestrische Atmosphären) wurde der Kristall neu angeordnet, so dass diese Anzahl auf sechs anstieg. Das ist ein unglaubliches Ergebnisvon niemandem und noch nie vorgestellt. Deshalb brauchte er auch eine theoretische Begründung, die wir unabhängig an unserem Supercomputer arbeiteten “, sagt Professor Igor Abrikosov.
Die theoretische Modellierung der Versuchsergebnisse wurde von Wissenschaftlern von NUST MISIS in Rekordzeit durchgeführt - in nur einem Monat. Zur Lösung der Dirac-Gleichung, die den Zustand der Elektronen in der Materie beschreibt, wurde mit den angegebenen Variablen die gesamte Rechenleistung des Supercomputer-Clusters des Labors "Modellierung und Entwicklung neuer Materialien" verwendet. Die Berechnungsergebnisse stimmten fast vollständig mit den experimentellen Ergebnissen überein - die Unterschiede sind minimal und liegen innerhalb des akzeptablen Fehlerbereichs.
Die Ergebnisse des Experiments und seine theoretische Begründung wurden von Wissenschaftlern in der Zeitschrift Nature Communications vorgestellt.
Sergey Sysoev