Des scientifiques de Russie, d'Allemagne et de Suède ont conjointement prouvé la possibilité de l'existence de substances irréalistes du point de vue de la compréhension habituelle des lois de la chimie. En soumettant le composé de béryllium à une pression des centaines de milliers de fois supérieure à la pression atmosphérique, les chercheurs ont réussi à transformer la structure cristalline du matériau en cinq et six atomes d'oxygène autour de l'atome de béryllium, bien que l'on pensait auparavant que le nombre maximal possible ne dépasse pas quatre.
Imaginez que vous ayez une montagne de cubes devant vous et que vous allez construire quelque chose à partir d'eux, - les auteurs de l'étude décrivent leur travail. - vous pouvez collecter une variété de structures différentes, mais leur nombre est toujours limité en raison de la forme de "matériaux de construction", car ils ne peuvent se connecter les uns aux autres que d'une certaine manière. Imaginez maintenant que vous avez la possibilité de changer la forme de ces cubes - pour les étirer, ajouter des faces, en un mot, les modifier pour que le nombre de combinaisons possibles des «matériaux de construction» résultants augmente d'innombrables fois.
Les cubes en question ne sont rien de plus que des éléments de la structure cristalline des matériaux, modifiant lesquels, vous pouvez «récompenser» les matériaux avec des propriétés fondamentalement nouvelles. Mais certaines transformations sont impossibles dans le cadre des idées habituelles.
«Nous avons travaillé avec de l'herlbutite, une forme de composé de béryllium avec la formule chimique CaBe2P2O8. Dans des conditions classiques, il a une structure tétraédrique - le béryllium forme des pyramides tétraédriques avec des atomes d'oxygène, et jusqu'à récemment, on pensait qu'il s'agissait de la coordination maximale possible du béryllium. Cependant, nos collègues allemands ont mené une expérience, à la suite de laquelle il est devenu clair que la structure cristalline pouvait être réorganisée. Au cours de l'expérience, le matériau a été placé dans une enclume en diamant, où il a été soumis à des pressions ultra-élevées. Ainsi, à une pression de 17 GPa (170000 atmosphères terrestres), le nombre d'atomes d'oxygène entourant le béryllium est passé à cinq, et à une pression de 80 GPa (800000 atmosphères terrestres), le cristal a été réarrangé de sorte que ce nombre passe à six. C'est un résultat incroyablepar personne et jamais présenté auparavant. C'est pourquoi il avait également besoin d'une base théorique, sur laquelle nous avons travaillé indépendamment sur notre supercalculateur », explique le professeur Igor Abrikosov.
La modélisation théorique des résultats de l'expérience a été réalisée par des scientifiques de NUST MISIS en un temps record - en un mois seulement. Pour résoudre l'équation de Dirac décrivant l'état des électrons dans la matière, avec les variables données, toute la puissance de calcul du cluster de supercalculateurs du laboratoire «Modélisation et développement de nouveaux matériaux» a été utilisée. Les résultats du calcul coïncidaient presque complètement avec les résultats expérimentaux - les différences sont minimes et se situent dans la plage d'erreur acceptable.
Les résultats de l'expérience et sa justification théorique ont été présentés par des scientifiques dans la revue Nature Communications.
Sergey Sysoev
