Zinātnieki no Krievijas, Vācijas un Zviedrijas ir kopīgi pierādījuši tādu vielu esamības iespēju, kas ir nereāli no ierastās ķīmijas likumu izpratnes viedokļa. Pakļaujot berilija savienojumu spiedienam, kas simtiem tūkstošu reižu pārsniedz atmosfēras spiedienu, pētnieki panāca materiāla kristāla struktūras pārveidošanu par pieciem un sešiem skābekļa atomiem ap berilija atomu, lai gan iepriekš tika uzskatīts, ka maksimālais iespējamais skaits nepārsniedz četrus.
Iedomājieties, ka jums priekšā ir kubu kalns, un jūs gatavojaties no tiem kaut ko uzcelt, - savu darbu raksturo pētījuma autori. - jūs varat savākt dažādas struktūras, bet tomēr to skaits ir ierobežots "būvmateriālu" formas dēļ, jo tie var savienoties savā starpā tikai noteiktā veidā. Tagad iedomājieties, ka jums ir iespēja mainīt šo kubu formu - izstiept tos, pievienot sejas, vārdu sakot, pārveidot tos tā, lai iegūto "būvmateriālu" iespējamo kombināciju skaits palielinātu neskaitāmas reizes.
Attiecīgie klucīši ir nekas cits kā materiālu kristāla struktūras elementi, kurus modificējot, jūs varat "apbalvot" materiālus ar principiāli jaunām īpašībām. Bet noteiktas pārvērtības parasto ideju ietvaros nav iespējamas.
“Mēs strādājām ar herlbutītu, berilija savienojuma formu ar ķīmisko formulu CaBe2P2O8. Klasiskajos apstākļos tam ir tetraedriska struktūra - berilijs veido tetraedriskas piramīdas ar skābekļa atomiem, un vēl nesen tika uzskatīts, ka tā ir maksimāli iespējamā berilija koordinācija. Tomēr mūsu kolēģi no Vācijas veica eksperimentu, kā rezultātā kļuva skaidrs, ka kristāla struktūru var pārkārtot. Eksperimenta laikā materiāls tika ievietots dimanta laktā, kur tas tika pakļauts īpaši augstam spiedienam. Tātad, pie 17 GPa (170 tūkstoši zemes atmosfēras) spiediena skābekļa atomu skaits, kas ieskauj beriliju, palielinājās līdz pieciem, un pie 80 GPa (800 tūkstoši zemes atmosfēras) spiediena kristāls tika pārkārtots tā, ka šis skaitlis pieauga līdz sešiem. Tas ir neticams rezultātsneviens un nekad iepriekš nav ieviesis. Tāpēc viņam bija vajadzīgs arī teorētiskais pamats, pie kura mēs patstāvīgi strādājām pie sava superdatora,”stāsta profesors Igors Abrikosovs.
Eksperimenta rezultātu teorētisko modelēšanu NUST MISIS zinātnieki veica rekordīsā laikā - tikai viena mēneša laikā. Lai atrisinātu Diraka vienādojumu, kas apraksta elektronu stāvokli matērijā, ar dotajiem mainīgajiem lielumiem tika izmantota visa laboratorijas "Jauno materiālu modelēšana un izstrāde" superdatoru klastera skaitļošanas jauda. Aprēķinu rezultāti gandrīz pilnībā sakrita ar eksperimenta rezultātiem - atšķirības ir minimālas un ir pieļaujamās kļūdu robežās.
Eksperimenta rezultātus un tā teorētisko pamatojumu zinātnieki izklāstīja žurnālā Nature Communications.
Sergejs Sysoev