Znanstvenici iz Rusije, Njemačke i Švedske zajednički su dokazali mogućnost postojanja tvari koje su nerealne sa stajališta uobičajenog razumijevanja zakona kemije. Podvrgavajući spoj berilija tlaku, stotinama tisuća puta višem od atmosferskog tlaka, istraživači su postigli transformaciju kristalne strukture materijala na pet i šest atoma kisika oko atoma berilija, iako se ranije vjerovalo da najveći mogući broj ne prelazi četiri.
Zamislite da imate brdo kocki ispred sebe i od njih ćete nešto izgraditi - opisuju autori studije svoj rad. - možete sakupljati razne različite strukture, ali ipak je njihov broj ograničen zbog oblika "građevinskog materijala", jer se oni mogu međusobno povezati samo na određeni način. Sada zamislite da imate priliku promijeniti oblik ovih kockica - da ih razvučete, dodate lica, jednom riječju, izmijenite ih tako da se broj mogućih kombinacija rezultirajućih "građevinskih materijala" nebrojeno puta poveća.
Kocke o kojima je riječ nisu ništa drugo nego elementi kristalne strukture materijala, modificirajući koje, možete "nagraditi" materijale s temeljno novim svojstvima. Ali određene su transformacije nemoguće u okviru uobičajenih ideja.
“Radili smo s herlbutitom, oblikom berilijevog spoja kemijske formule CaBe2P2O8. U klasičnim uvjetima ima tetraedarsku strukturu - berilij tvori tetraedarske piramide s atomima kisika, a donedavno se vjerovalo da je to maksimalno moguća koordinacija berilija. Međutim, naši kolege iz Njemačke proveli su eksperiment, uslijed čega je postalo jasno da se kristalna struktura može preurediti. Tijekom eksperimenta materijal je stavljen u dijamantni nakovanj, gdje je bio izložen ultra visokim pritiscima. Dakle, pri tlaku od 17 GPa (170 tisuća zemaljskih atmosfera), broj atoma kisika koji okružuje berilij povećao se na pet, a pri tlaku od 80 GPa (800 tisuća zemaljskih atmosfera), kristal se preuredio tako da se taj broj povećao na šest. Ovo je nevjerojatan rezultatni od koga i nikada prije predstavljen. Zbog toga mu je bila potrebna i teorijska osnova na kojoj smo samostalno radili na našem superračunalu”, kaže profesor Igor Abrikosov.
Teoretsko modeliranje rezultata eksperimenta izveli su znanstvenici iz NUST MISIS-a u rekordnom roku - u samo mjesec dana. Za rješavanje Dirac-ove jednadžbe koja opisuje stanje elektrona u materiji, uz zadane varijable, korištena je sva računska snaga superračunarskog klastera laboratorija "Modeliranje i razvoj novih materijala". Rezultati izračuna gotovo su se u potpunosti poklopili s eksperimentalnim rezultatima - razlike su minimalne i unutar su dopuštenih granica pogrešaka.
Rezultate eksperimenta i njegovo teorijsko opravdanje znanstvenici su predstavili u časopisu Nature Communications.
Sergey Sysoev
