Forskere fra Rusland, Tyskland og Sverige har i fællesskab bevist muligheden for eksistensen af stoffer, der er urealistiske set fra den sædvanlige forståelse af kemilovene. Ved at udsætte berylliumforbindelsen for pres hundreder af tusinder af gange højere end atmosfærisk tryk opnåede forskerne transformation af krystalstrukturen af materialet til fem og seks iltatomer omkring berylliumatomet, skønt man tidligere troede, at det maksimalt mulige antal ikke overstiger fire.
Forestil dig, at du har et bjerg af terninger foran dig, og du vil bygge noget ud af dem - forfatterne af undersøgelsen beskriver deres arbejde. - du kan samle en række forskellige strukturer, men deres antal er stadig begrænset på grund af formen af "byggematerialer", fordi de kun kan oprette forbindelse til hinanden på en bestemt måde. Forestil dig nu, at du har mulighed for at ændre formen på disse terninger - at strække dem, tilføje ansigter, med et ord, ændre dem, så antallet af mulige kombinationer af de resulterende "byggematerialer" øges utallige gange.
De pågældende terninger er intet andet end elementer i materialernes krystalstruktur, der ændrer hvilke du kan "belønne" materialer med fundamentalt nye egenskaber. Men visse transformationer er umulige inden for rammerne af de sædvanlige ideer.
”Vi arbejdede med herlbutit, en form for berylliumforbindelse med den kemiske formel CaBe2P2O8. Under klassiske forhold har den en tetrahedral struktur - beryllium danner tetrahedrale pyramider med iltatomer, og indtil for nylig blev det antaget, at dette er den maksimale mulige koordination af beryllium. Imidlertid gennemførte vores kolleger fra Tyskland et eksperiment, hvorved det blev klart, at krystalstrukturen kan omarrangeres. Under eksperimentet blev materialet anbragt i en diamantambolt, hvor det blev udsat for ultrahøje tryk. Så ved et tryk på 17 GPa (170 tusind terrestriske atmosfærer) steg antallet af iltatomer omkring beryllium til fem, og ved et tryk på 80 GPa (800 tusind terrestriske atmosfærer) blev krystallen omarrangeret, så dette tal steg til seks. Dette er et utroligt resultataf ingen og aldrig før introduceret. Derfor havde han også brug for en teoretisk begrundelse, som vi arbejdede uafhængigt af på vores supercomputer,”siger professor Igor Abrikosov.
Teoretisk modellering af resultaterne af eksperimentet blev udført af forskere fra NUST MISIS på rekordtid - på kun en måned. For at løse Dirac-ligningen, der beskriver elektronernes tilstand i materie med de givne variabler, blev hele computerkraften i supercomputer-klyngen i laboratoriet "Modellering og udvikling af nye materialer" brugt. Beregningsresultaterne faldt næsten fuldstændigt sammen med de eksperimentelle resultater - forskellene er minimale og ligger inden for det acceptable fejlinterval.
Resultaterne af eksperimentet og dets teoretiske begrundelse blev præsenteret af forskere i tidsskriftet Nature Communications.
Sergey Sysoev