Cientistas da Rússia, Alemanha e Suécia comprovaram em conjunto a possibilidade da existência de substâncias irrealistas do ponto de vista do entendimento usual das leis da química. Ao submeter o composto de berílio a uma pressão centenas de milhares de vezes superior à pressão atmosférica, os pesquisadores conseguiram a transformação da estrutura cristalina do material em cinco e seis átomos de oxigênio em torno do átomo de berílio, embora se acreditasse anteriormente que o número máximo possível não excede quatro.
Imagine que você tem uma montanha de cubos à sua frente e vai construir algo a partir deles - os autores do estudo descrevem seu trabalho. - você pode coletar uma variedade de estruturas diferentes, mas ainda assim seu número é limitado devido à forma dos "materiais de construção", pois eles só podem se conectar entre si de uma determinada maneira. Agora imagine que você tem a oportunidade de mudar a forma desses cubos - esticá-los, adicionar faces, em uma palavra, modificá-los de forma que o número de combinações possíveis dos "materiais de construção" resultantes aumente incontáveis vezes.
Os cubos em questão nada mais são do que elementos da estrutura cristalina dos materiais, modificando-os, você pode “recompensar” os materiais com propriedades fundamentalmente novas. Mas certas transformações são impossíveis no quadro das idéias usuais.
“Trabalhamos com a herlbutita, uma forma de composto de berílio com fórmula química CaBe2P2O8. Em condições clássicas, tem uma estrutura tetraédrica - o berílio forma pirâmides tetraédricas com átomos de oxigênio e, até recentemente, acreditava-se que essa fosse a coordenação máxima possível do berílio. No entanto, nossos colegas da Alemanha realizaram um experimento, como resultado do qual ficou claro que a estrutura do cristal pode ser reorganizada. Durante o experimento, o material foi colocado em uma bigorna de diamante, onde foi submetido a ultra-altas pressões. Assim, a uma pressão de 17 GPa (170 mil atmosferas terrestres), o número de átomos de oxigênio ao redor do berílio aumentou para cinco, e a uma pressão de 80 GPa (800 mil atmosferas terrestres), o cristal foi reorganizado para que esse número aumentasse para seis. Este é um resultado incrívelpor ninguém e nunca apresentado antes. Por isso também precisava de uma justificativa teórica, que trabalhamos de forma independente em nosso supercomputador”, diz o professor Igor Abrikosov.
A modelagem teórica dos resultados do experimento foi realizada por cientistas do NUST MISIS em tempo recorde - em apenas um mês. Para resolver a equação de Dirac que descreve o estado dos elétrons na matéria, com as variáveis dadas, foi utilizado todo o poder computacional do cluster de supercomputadores do laboratório "Modelagem e desenvolvimento de novos materiais". Os resultados do cálculo coincidiram quase completamente com os resultados experimentais - as diferenças são mínimas e estão dentro dos limites de erro permitidos.
Os resultados do experimento e sua justificativa teórica foram apresentados por cientistas na revista Nature Communications.
Sergey Sysoev
