Vedci z Ruska, Nemecka a Švédska spoločne dokázali možnosť existencie látok, ktoré sú z hľadiska obvyklého chápania chemických zákonov nereálne. Vedci stotisíckrát vyššími ako atmosférický tlak vystavili berýlium zlúčenine vedcom dosiahnutú transformáciu kryštalickej štruktúry materiálu na päť a šesť atómov kyslíka okolo atómu berýlia, hoci sa predtým verilo, že maximálny možný počet nepresahuje štyri.
Predstavte si, že máte pred sebou kopu kociek a chystáte sa z nich niečo postaviť, - opisujú svoju prácu autori štúdie. - môžete zbierať rôzne štruktúry, ale ich počet je stále obmedzený vzhľadom na formu „stavebných materiálov“, pretože sa môžu navzájom spájať iba určitým spôsobom. Teraz si predstavte, že máte možnosť zmeniť tvar týchto kociek - roztiahnuť ich, pridať tváre, jedným slovom, upraviť ich tak, aby sa počet možných kombinácií výsledných „stavebných materiálov“nespočetnekrát zvýšil.
Predmetné kocky nie sú ničím iným ako prvkami kryštálovej štruktúry materiálov, ktorých úpravou môžete materiály „odmeniť“zásadne novými vlastnosťami. Ale určité premeny sú v rámci obvyklých myšlienok nemožné.
„Pracovali sme s herlbutitom, formou zlúčeniny berýlia s chemickým vzorcom CaBe2P2O8. Za klasických podmienok má štvorbokú štruktúru - berýlium vytvára štvorboké pyramídy s atómami kyslíka a donedávna sa verilo, že ide o maximálnu možnú koordináciu berýlia. Naši kolegovia z Nemecka však uskutočnili experiment, vďaka ktorému bolo zrejmé, že kryštálovú štruktúru je možné preskupiť. Počas experimentu bol materiál umiestnený do diamantovej kovadliny, kde bol vystavený ultravysokým tlakom. Takže pri tlaku 17 GPa (170-tisíc suchozemských atmosfér) sa počet atómov kyslíka obklopujúcich berýlium zvýšil na päť a pri tlaku 80 GPa (800-tisíc suchozemských atmosfér) sa kryštál prestavil tak, že sa tento počet zvýšil na šesť. Toto je neuveriteľný výsledoknikým a nikdy predtým predstavený. Preto potreboval aj teoretické odôvodnenie, na ktorom sme nezávisle pracovali na našom superpočítači, “hovorí profesor Igor Abrikosov.
Teoretické modelovanie výsledkov experimentu uskutočnili vedci z NUST MISIS v rekordnom čase - iba za jeden mesiac. Na vyriešenie Diracovej rovnice popisujúcej stav elektrónov v hmote bol s danými premennými použitý všetok výpočtový výkon superpočítačového klastra laboratória „Modelovanie a vývoj nových materiálov“. Výsledky výpočtu sa takmer úplne zhodovali s experimentálnymi výsledkami - rozdiely sú minimálne a sú v prijateľnom rozmedzí chýb.
Výsledky experimentu a jeho teoretické zdôvodnenie predstavili vedci v časopise Nature Communications.
Sergej Sysoev