Международная группа ученых совместно с профессором Сколтеха и МФТИ Артемом Огановым установила химический состав, кристаллическую структуру и свойства стабильного при нормальных условиях вещества, которое долгое время было предметом споров – Na2B30. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review B.
«Эта работа ‒ настоящий детектив. Выяснилось, что все в какой-то степени заблуждались: кто-то в химической формуле, а кто-то в структуре. Меня в таких историях всегда удивляет то, что мы часто говорим о том, что живем в 21 веке, что у нас суперприборы и мы можем почти все, а на самом деле, несмотря на действительно огромный прогресс в науке, мы иногда даже не знаем, что за вещество держим в руках при обычных условиях. И такие вещества могут иметь крайне интересные технологические применения», ‒ рассказывает профессор Сколтеха Артем Оганов.
Бор – уникальный элемент, образующий сложные кристаллические модификации, все из которых являются сверхтвердыми. Более того, соединения бора с металлами ‒ бориды ‒ часто имеют очень сложные химические составы и кристаллические структуры, которые оказываются не всегда однозначно определенными экспериментально. Многие бориды интересны как сверхтвердые материалы, сверхпроводники, термоэлектрики.
Ученые изучали бориды натрия при нормальных условиях. С помощью созданного Огановым метода USPEX для предсказания составов и кристаллических структур стабильных соединений, ученым удалось разрешить спор между несколькими научными группами о том, каков состав вещества ‒ Na2B30 или Na2B29. Выяснилось, что Na2B30 стабилен, а Na2B29 ‒ нет. Было показано, что добавление всего одного атома радикально меняет не только стабильность, но и электронные свойства, превращая вещество из металла в полупроводник и резко увеличивая твердость этого материала. Это вещество является потенциально сверхтвёрдым и существует при нормальных условиях. Более того, исследователи предложили новую кристаллическую структуру, более стабильную, чем предложенную ранее, и столь же хорошо согласующуюся с экспериментальными данными.
Фото: Артем Оганов
Источник: Сколтех
