Международная команда исследователей изучила химический состав, кристаллическую структуру и характеристики вещества, вызвавшего многочисленные дискуссии.
Международная группа учёных вместе с профессором Сколтеха и МФТИ Артемом Огановым определила 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.
Бор — уникальный элемент, создающий сложные кристаллические модификации, отличающиеся сверхтвёрдостью. Соединения бора с металлами — бориды — часто обладают очень сложными химическими составами и кристаллическими структурами, которые не всегда можно однозначно определить экспериментально. Множество боридов интересны как сверхтвердые материалы, сверхпроводники, термоэлектрики.
В журнале Physical Review вышла работа ученых, изучавших бориды натрия при обычных условиях. С помощью метода USPEX, разработанного Огановым для предсказания составов и кристаллических структур стабильных соединений, исследователям удалось разрешить спор о составе вещества — Na2B30 или Na2B29. Стабильным оказалось Na2B30, а Na2B29 нет.
Добавление одного атома радикально меняет стабильность, электронные свойства (превращает вещество из металла в полупроводник) и резко увеличивает твердость материала. Вещество обладает потенциальной сверхтвердостью и существует при обычных условиях. Предложена новая кристаллическая структура, более стабильная, чем предыдущая, и столь же хорошо согласующаяся с экспериментальными данными.
Эта работа – настоящий детектив. Выяснилось, что все где-то ошибались: кто-то в химической формуле, а кто-то – в структуре. Меня в таких ситуациях всегда удивляет то, что мы часто говорим о жизни в XXI веке, о суперприборах и почти неограниченных возможностях, а на самом деле, несмотря на огромный научный прогресс, иногда даже не знаем, какое вещество держим в руках при обычных условиях. Эти вещества могут иметь крайне интересные технологические применения, – говорит профессор Сколтеха Артем Оганов.
Эти материалы годятся в любой сфере, где необходимы крайне прочные составляющие. Изделие получается сверхтвердым — как алмаз. Потому его можно использовать, например, для суперпрочных ножей. Также такие вещества применяют в буровых установках и подобных агрегатах.
