Ученые из МФТИ — научный сотрудник Лаборатории компьютерного дизайна материалов Габриэле Салех и руководитель этой лаборатории, профессор Сколтеха Артем Оганов — разобрались в причинах существования «запрещенных» солей, невозможных с точки зрения традиционной химии. Результаты их исследования, опубликованные в журнале Physical Chemistry Chemical Physics, пересказывает агентство ТАСС.
Ранее сотрудники лаборатории экспериментально доказали существование нескольких «запрещенных» солей натрия и хлора: Na3Cl, NaCl3, NaCl7 и даже Na3Cl2. Эти соединения невозможны в земных условиях, однако устойчивы при сверхвысоких давлениях (около 200 тыс. атмосфер). Последний факт делает их изучение важным для планетологии, поскольку на других планетах такие условия вполне возможны.
Для того, чтобы разобраться в природе стабильности таких «экзотических соединений», Оганов с коллегами применили алгоритм USPEX, дополнив его квантово-механическими расчетами. При этом они добавили в фазовую диаграммму также новое соединение — Na4Cl3, и две новые структуры Na3Cl.
Анализ показал, что устойчивыми их делает конкуренция между двумя типами химических связей: координационными и ионными. Чем слабее становятся одни из них, тем сильнее — другие. Этот эффект усиливают внешние условия, такие, как высокое давление. «В этой работе мы показали, как можно рационализировать стабильность при высоких давлениях предсказанных ранее структур», — цитирует РИА «Новости» слова авторов статьи.
Основываясь на сделанном ими открытии, Оганов и Салех предположили, что возможны подобные «запрещенные» соединения также и с другими щелочными металлами, вместо натрия, и другими галогенами, вместо хлора — разработанная методика позволяет рассчитать стабильность каждого из них. В частности, сотрудники Лаборатории компьютерного дизайна материалов предсказали существование стабильных (в определенных условиях) соединений Li3Cl, Li3Br, Na3Br, K3Cl и K3Br.
Отметим, что алгоритм USPEX, созданный в МФТИ для анализа строения материалов и предсказания их свойств, уже принес немало интересных открытий. В частности, с помощью него удалось впервые предсказать структуры сокристаллов лекарств, доказать возможность существования водородного «супертоплива» и даже открыть фаграфен — «родственника» знаменитого графена, также обладающего интересными свойствами.
