Russian Information Networkна главную
 
МЕНЮ
 
Социология
 
Новости
 
Предмет социологии
 
История социологии
 
Методология социологии
 
Экономическая социология
 
Учебные программы
 
Значение социологии
 
Компьютерные программы
 
Социология за рубежом
 
Социологические опросы
 
Результаты социологических опросов
 
Известные социологи
 
Персоналии
 
Организации
 

ПОИСК
 
СЕРВИСЫ



Новые статьи

Невозможное возможно: открыты модификации материала, противоречащие устоявшимся химическим принципам

 Невозможное возможно: открыты модификации материала, противоречащие устоявшимся химическим принципам

Невозможное возможно: открыты модификации материала, противоречащие устоявшимся химическим принципам

Ученые НИТУ "МИСиС" совместно с российскими и зарубежными коллегами (Германия, Швеция) доказали возможность создания материалов, нереальных с точки зрения привычного понимания законов химии. Подвергнув оксид берилия воздействию давления, в сотни тысяч раз превышающего атмосферное, исследователи добились "периориентировки" кристаллической структуры материала до пяти- и шести атомов кислорода в в окружении берилия, хотя ранее считалось, что максимально возможное число может быть только четыре. Результаты эксперимента и его теоретическое обоснование ученые представили в журнале Nature Communications.

Представьте, что перед вами гора кубиков, и вы что-то собираетесь из них строить, - описывают авторы исследования свою работу. - Вы можете собрать достаточно много разнообразных конструкций, но все равно их количество ограничено из-за формы "стройматериалов", ведь соединяться друг с другом они могут только определенным образом. А теперь представьте, что у вас появилась возможность менять форму этих кубиков - растягивать их, добавлять грани, словом, видоизменять так, что количество возможных комбинаций из получившихся "стройматериалов" увеличивается в бесчисленное количество раз.

Кубики, о которых идет речь, - не что иное, как элементы кристаллической структуры материалов, модифицировав которые, можно "наградить" материалы принципиально новыми свойствами. Но определенные трансформации невозможны в рамках привычных представлений.

Решением этой проблемы - преодолением "невозможности" - занимаются ученые из НИТУ "МИСиС" совместно с коллегами из Университета Байройта и Исследовательского центра DESY (Германия), Линчёпинского университета (Швеция), а также Российской академии наук (Институт наук о земле и Кольский научный центр). Как показали результаты их совместных исследований - лабораторного эксперимента и его теоретического моделирования - получение "невозможных" модификаций материалов вполне возможно - и для этого необходимо подвергнуть их сверхвысоким давлениям, в сотни тысяч раз превышающим атмосферное.

"Мы работали с херлбутитом - одной из форм соединения бериллия с химической формулой CaBe2P2O8. В классических условиях он имеет тетраэдральную структуру - бериллий формирует четырехгранные пирамиды с атомами кислорода, и до недавних пор считалось, что это максимально возможная координация берилия. Однако наши коллеги из Германии провели эксперимент, в результате которого выяснилось, что кристаллическая структура может перестраиваться. В ходе эксперимента материал помещался в алмазную наковальню, где подвергался воздействию сверхвысоких давлений. Так, при давлении в 17 ГПа (170 тысяч земных атмосфер) произошло увеличение числа атомов кислорода окружающих берили до пяти , а при давлении в 80 ГПа (800 тысяч земных атмосфер) кристалл перестраивался так, что это число возросло до шести. Это невероятный результат, никем и никогда не представленный прежде. Именно поэтому ему требовалось и теоретическое обоснование, проработкой которого мы занялись независимо на нашем суперкомпьютере", - рассказывает профессор Игорь Абрикосов, д.ф.-м.н., научный руководитель лаборатории "Моделирование и разработка новых материалов" НИТУ "МИСиС", заведующий отделом теоретической физики Института физики, химии и биологии Линчёпингского университета.

Теоретическое моделирование результатов эксперимента было проведено учеными НИТУ "МИСиС" в рекордно короткие сроки - всего за один месяц. Для решения уравнения Дирака с заданными переменными была задействована вся вычислительная мощность суперкомпьютерного кластера лаборатории "Моделирование и разработка новых материалов". Без использования такого суперкомпьютера провести расчеты подобной сложности не удалось бы никогда - у привычных вычислительных машин просто не хватило бы мощности. Результаты вычислений почти полностью совпали с результатами эксперимента - различия минимальны, и находятся в допустимых рамках погрешности.

Как отмечает профессор Абрикосов, во многом бериллий был выбран в качестве экспериментального материала потому, что он пользуется особой популярностью в машиностроении и космической отрасли. Тем не менее, проделанная работа носит в большей степени фундаментальный характер - изучая модификации конкретных материалов, можно построить общую теоретическую модель, позволяющую систематизировать процессы и условия, необходимые для создания "невозможных материалов". В ближайших планах ученых - продолжить исследования, в частности, с таким классом материалов, как полинитриды.

Справка:

Профессор Игорь Абрикосов - д.ф-м.н., научный руководитель лаборатории "Моделирование и разработка новых материалов" НИТУ "МИСиС", заведующий отделом теоретической физики Института физики, химии и биологии Линчёпингского университета, академик Шведской королевской академии наук.

Научная группа под его руководством работает над теоретическим моделированием процессов, проходящих в материалах в условиях высоких и сверхвысоких давлений.

Вычисления производятся в суперкомпьютерном кластере лаборатории "Моделирование и разработка новых материалов", созданной в НИТУ "МИСиС" 5 лет назад. На протяжении этих лет кластер непрерывно совершенствовался, и сегодняшняя производительность, является, прежде всего, закономерным результатом ценного опыта прошлых лет.

Ранее ученые уже доказали возможность существования "нереальных" модификаций кремнезема и нитридов, а также превращения изолятора гематита в проводник - и все это при давлениях, в сотни тысяч (а иногда и в миллионы) превышающих атмосферное.

Опубликовано: 03.07.2019
Как выбрать для хранения ответственный склад? Как выбрать для хранения ответственный склад?
Многим людям знакомы склады, представляющие собой мрачное крытое помещение с амбарным замком. На данный момент хранение стало более прогрессивным и здания просторные, комфортные
Как вести себя в середине отношений или вкусен ли пирожок без начинки? Как вести себя в середине отношений или вкусен ли пирожок без начинки?
Всё, что кончается правильно, то кончается сладостью
Читать другие статьи
Copyright © RIN 2003-
* Обратная связь