Oroszország, Németország és Svédország tudósai közösen bebizonyították az olyan anyagok létezésének lehetőségét, amelyek a kémia törvényeinek szokásos megértése szempontjából irreálisak. Azzal, hogy a berilliumvegyületet több százezerszer nagyobb nyomásnak tették ki, mint a légköri nyomás, a kutatók elérték az anyag kristályszerkezetének átalakulását a berilliumatom körüli öt és hat oxigénatomra, bár korábban azt hitték, hogy a lehetséges maximális szám nem haladja meg a négyet.
Képzelje el, hogy egy kockahegy van előtted, és építeni fog belőlük valamit - írja le munkájukat a tanulmány szerzője. - különböző struktúrákat gyűjthet, de ezek száma mégis korlátozott az "építőanyagok" formája miatt, mert csak bizonyos módon tudnak kapcsolódni egymáshoz. Most képzelje el, hogy lehetősége van megváltoztatni ezeknek a kockáknak az alakját - kinyújtani, arcokat adni, egyszóval úgy módosítani őket, hogy az így kapott "építőanyagok" lehetséges kombinációinak száma számtalanszor növekedjen.
A szóban forgó kockák nem mások, mint az anyagok kristályszerkezetének elemei, amelyek módosításával alapvetően új tulajdonságokkal „jutalmazhatjuk” az anyagokat. De bizonyos átalakulások lehetetlenek a szokásos elképzelések keretein belül.
„Herlbutittal dolgoztunk, a berillium-vegyület egyik formájával, amelynek kémiai képlete a CaBe2P2O8. Klasszikus körülmények között tetraéderes szerkezetű - a berillium tetraéderes piramisokat képez oxigénatomokkal, és egészen a közelmúltig azt hitték, hogy ez a berillium lehető legnagyobb koordinációja. Németországi kollégáink azonban kísérletet hajtottak végre, amelynek eredményeként világossá vált, hogy a kristályszerkezet átrendezhető. A kísérlet során az anyagot egy gyémánt üllőbe helyezték, ahol ultrahidegen nyomásnak tették ki. Tehát 17 GPa (170 ezer földi légkör) nyomáson a berilliumot körülvevő oxigénatomok száma ötre nőtt, és 80 GPa (800 ezer földi légkör) nyomáson a kristály átrendeződött, így ez a szám hatra nőtt. Ez hihetetlen eredménysenki és soha nem vezették be. Ezért kellett neki egy elméleti igazolás is, amelyet önállóan dolgoztunk a szuperszámítógépünkön.”- mondja Igor Abrikosov professzor.
A kísérlet eredményeinek elméleti modellezését rekordidő alatt - mindössze egy hónap alatt - a NUST MISIS tudósai hajtották végre. Az elektron elektronállapotát leíró Dirac-egyenlet megoldásához a megadott változókkal az "Új anyagok modellezése és fejlesztése" laboratórium szuperszámítógép-klaszterének teljes számítási teljesítményét használták fel. A számítási eredmények szinte teljesen egybeesnek a kísérleti eredményekkel - a különbségek minimálisak, és a megengedett hibahatáron belül vannak.
A kísérlet eredményeit és elméleti indokoltságát a tudósok a Nature Communications folyóiratban ismertették.
Szergej Sziszojev