Venemaa, Saksamaa ja Rootsi teadlased on ühiselt tõestanud ainete olemasolu võimalust, mis on keemiaseaduste tavapärase mõistmise seisukohast ebareaalne. Allutades berülliumiühendile atmosfäärirõhust sadu tuhandeid kordi kõrgema rõhu, saavutasid teadlased materjali kristallstruktuuri muundamise berülliumi aatomi ümber viieks ja kuueks hapniku aatomiks, ehkki varem arvati, et maksimaalne võimalik arv ei ületa nelja.
Kujutage ette, et teie ees on kuupide mägi ja kavatsete neist midagi ehitada, - kirjeldavad uuringu autorid oma tööd. - võite koguda mitmesuguseid erinevaid struktuure, kuid siiski on nende arv piiratud "ehitusmaterjalide" vormi tõttu, kuna need saavad omavahel ühendada ainult teatud viisil. Kujutage nüüd ette, et teil on võimalus muuta nende kuubikute kuju - neid venitada, lisada nägusid, ühesõnaga muuta neid nii, et saadud "ehitusmaterjalide" võimalike kombinatsioonide arv suureneks lugematuid kordi.
Kõnealused kuubikud pole midagi muud kui materjalide kristallstruktuuri elemendid, mida modifitseerides saate materjale põhimõtteliselt uute omadustega "premeerida". Kuid teatud muutused on tavapäraste ideede raames võimatud.
„Töötasime herlbutiidiga, berülliumiühendi vormiga keemilise valemiga CaBe2P2O8. Klassikalistes tingimustes on sellel tetraeedriline struktuur - berüllium moodustab hapniku aatomitega tetraeedrilisi püramiide ja kuni viimase ajani usuti, et see on berülliumi maksimaalne võimalik koordineerimine. Meie kolleegid Saksamaalt viisid aga läbi katse, mille tulemusena selgus, et kristallstruktuuri saab ümber korraldada. Katse ajal pandi materjal teemandist alasi, kus sellele avaldati ülirõhku. Niisiis, rõhul 17 GPa (170 tuhat maapealset atmosfääri) tõusis berülliumi ümbritsevate hapniku aatomite arv viieni ja 80 GPa (800 tuhat maapealset atmosfääri) rõhu korral korraldati kristall ümber, nii et see arv kasvas kuueni. See on uskumatu tulemusmitte keegi ja pole kunagi varem tutvustanud. Seetõttu vajas ta ka teoreetilist põhjendust, mille töötasime iseseisvalt oma superarvuti kallal,”räägib professor Igor Abrikosov.
Katse tulemuste teoreetilise modelleerimise viisid NUST MISISe teadlased läbi rekordajaga - vaid ühe kuuga. Aine elektronide olekut kirjeldava Diraci võrrandi, antud muutujatega lahendamiseks kasutati labori superarvutiklastri "Uute materjalide modelleerimine ja väljatöötamine" kogu arvutusvõimsust. Arvutustulemid langesid peaaegu täielikult kokku katsetulemustega - erinevused on minimaalsed ja jäävad vastuvõetava vea vahemikku.
Katse tulemusi ja selle teoreetilist põhjendust esitasid teadlased ajakirjas Nature Communications.
Sergei Sysoev
