Vědci z Ruska, Německa a Švédska společně dokázali možnost existence látek, které jsou z hlediska obvyklého chápání chemických zákonů nereálné. Vystavením sloučeniny berylia stotisíckrát vyššímu než atmosférickému tlaku vědci dosáhli transformace krystalové struktury materiálu na pět a šest atomů kyslíku kolem atomu berylia, ačkoli se dříve věřilo, že maximální možný počet nepřesahuje čtyři.
Představte si, že máte před sebou horu kostek a budete z nich něco stavět, - popisují autoři studie svou práci. - můžete sbírat různé struktury, ale jejich počet je stále omezen kvůli formě „stavebních materiálů“, protože se mohou navzájem spojovat pouze určitým způsobem. Nyní si představte, že máte příležitost změnit tvar těchto kostek - roztáhnout je, přidat tváře, slovy, upravit je tak, aby se počet možných kombinací výsledných „stavebních materiálů“nespočetněkrát zvýšil.
Dotčené kostky nejsou ničím jiným než prvky krystalové struktury materiálů, které upravují které, můžete „odměnit“materiály zásadně novými vlastnostmi. Určité transformace jsou však v rámci obvyklých myšlenek nemožné.
"Pracovali jsme s herlbutitem, formou sloučeniny berýlia s chemickým vzorcem CaBe2P2O8." Za klasických podmínek má čtyřstěnnou strukturu - berylium tvoří čtyřboké pyramidy s atomy kyslíku a donedávna se věřilo, že se jedná o maximální možnou koordinaci berylia. Naši kolegové z Německa však provedli experiment, jehož výsledkem bylo jasné, že krystalovou strukturu lze přeskupit. Během experimentu byl materiál umístěn do diamantové kovadliny, kde byl vystaven ultra vysokému tlaku. Takže při tlaku 17 GPa (170 tisíc suchozemských atmosfér) se počet atomů kyslíku obklopujících berylium zvýšil na pět a při tlaku 80 GPa (800 tisíc suchozemských atmosfér) došlo ke změně uspořádání krystalů tak, aby se tento počet zvýšil na šest. To je neuvěřitelný výsledeknikdo a nikdy předtím představen. Proto také potřeboval teoretický základ, na kterém jsme nezávisle pracovali na našem superpočítači, “říká profesor Igor Abrikosov.
Teoretické modelování výsledků experimentu provedli vědci z NUST MISIS v rekordním čase - za pouhý měsíc. K vyřešení Diracova rovnice popisující stav elektronů v hmotě byl s danými proměnnými použit veškerý výpočetní výkon superpočítačového klastru laboratoře „Modelování a vývoj nových materiálů“. Výsledky výpočtu se téměř úplně shodovaly s experimentálními výsledky - rozdíly jsou minimální a jsou v povolených mezích chyb.
Výsledky experimentu a jeho teoretické zdůvodnění představili vědci v časopise Nature Communications.
Sergej Sysoev