Исследование технологического университета Чалмерса (Швеция) изучает связь между размером атома и другими его свойствами, такими как электроотрицательность и энергия, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Chemical Science.
Полученные результаты открывают путь к дальнейшему развитию материалов. Впервые стало возможным при определенных условиях составить точные уравнения для таких соотношений.
«Знание размера атомов и их свойств жизненно важно для объяснения химической реакционной способности, структуры и свойств молекул и материалов всех видов. Это фундаментальное исследование, которое необходимо нам для достижения важных успехов», - объясняет Мартин Рам, главный специалист, автор исследования и руководитель исследований кафедры химии и химической инженерии Технологического университета Чалмерса.
Исследователи, в том числе из Пармского университета (Италия), а также с факультета физики Технологического университета Чалмерса, ранее работали с квантово-механическими расчетами, чтобы показать, как свойства атомов меняются под высоким давлением. Эти результаты были представлены в научных статьях в журналах Американского химического общества и ChemPhysChem.
Новое исследование представляет собой следующий шаг в их важной работе по изучению взаимосвязи между радиусом атома и его электроотрицательностью - важной частью химических знаний, к которой ведутся поиски с 1950-х годов.
Изучая, как сжатие влияет на отдельные атомы, исследователи смогли вывести набор уравнений, объясняющих, как изменения одного свойства - размера атома - могут быть переведены и поняты как изменения других свойств - полной энергии и электроотрицательности атома. Вывод был сделан для специальных давлений, при которых атомы могут принимать одну из двух четко определенных энергий, двух радиусов и двух электроотрицательностей.
«Это уравнение может, например, помочь объяснить, как увеличение степени окисления атома также увеличивает его электроотрицательность, и наоборот, в случае уменьшения степени окисления», - говорит Мартин Рам.
Одна из целей исследования заключалась в том, чтобы помочь выявить новые возможности и возможности для производства материалов под высоким давлением. В центре Земли давление может достигать сотен гигапаскалей - и сегодня такие условия достижимы в лабораторных условиях. Примеры областей, где сегодня используется давление, включают синтез сверхпроводников, материалов, которые могут проводить электрический ток без сопротивления. Но исследователи видят впереди еще много возможностей.
«Давление - это в значительной степени неизученное измерение в материаловедении, и интерес к новым явлениям и свойствам материалов, которые могут быть реализованы с помощью сжатия, растет», - говорит Мартин Рам.
Огромные объемы данных, которые исследователи получили в ходе своей работы, теперь собраны в базу данных и доступны в виде удобного веб-приложения. Эта разработка была спонсирована Chalmers Area of Advance Materials и стала возможной благодаря сотрудничеству с исследовательской группой Пола Эрхарта из Департамента физики в Чалмерсе.
В веб-приложении пользователи теперь могут легко изучить, как выглядит таблица Менделеева при различных давлениях. В последней научной публикации исследователи приводят пример того, как этот инструмент может быть использован для нового понимания химии. Свойства железа и кремния - двух общих элементов, обнаруженных в земной коре, мантии и ядре - сравниваются, обнаруживая большие различия при разных давлениях.
«База данных - это то, чего мне не хватало в течение многих лет.
Мы надеемся, что она окажется полезным инструментом и будет
использоваться многими химиками и исследователями материалов,
которые изучают и работают с высокими давлениями. Мы уже
использовали ее для направлять теоретические поиски новых
фторидов переходных металлов», - говорит Мартин Рам.
[Фото: eurekalert.org]
