Un equipo internacional de científicos de NUST MISIS, la Universidad de Linköping (Suecia) y la Universidad de Bayroth (Alemania) descubrió que, contrariamente a las leyes fisicoquímicas habituales, la estructura de varios materiales a presiones ultraaltas no se condensa, sino que, por el contrario, se vuelve más poroso. Esto se muestra en muestras de osmio, hafnio y tungsteno colocadas en un yunque de diamante bajo una presión de nitrógeno de un millón de atmósferas.
El descubrimiento fundamental de la banda se describe en un artículo de Angewandte Chemie. Si aprietas la punta de un lápiz con mucha fuerza, se convertirá en un diamante; en la infancia, este hecho parece ser algo fuera de lo común. Pero el estudio de la química y la física permite comprender: no hay milagro, y el carbono, del que están compuestos tanto la mina del lápiz como el diamante, realmente se convierte en otra estructura cristalina bajo muy alta presión.
En general, todo es lógico: bajo presión, el espacio vacío entre los átomos disminuye y el material se vuelve más denso; por lo que podría decirse de cualquier material, hasta hace poco. Resultó que varios materiales pueden volverse porosos cuando se aplica una presión ultra alta. A esta conclusión llegó un equipo internacional de científicos de NUST MISIS, la Universidad de Linköping (Suecia) y la Universidad de Bayroth (Alemania).
El estudio estudió el comportamiento de tres compuestos intermetálicos (hafnio, tungsteno y osmio) cuando se colocan en un yunque de diamante bajo una presión de 1 millón de atmósferas, que corresponde a la presión a una profundidad de 2,5 mil kilómetros bajo tierra. Al mismo tiempo, se suministró nitrógeno al material cada vez; los científicos creen que fue la combinación de presión y gas lo que influyó en la "expansión" de la red cristalina.
“Por sí mismo, el nitrógeno es bastante inerte; sin una presión ultra alta, no habría reaccionado de ninguna manera con los intermetálicos. Del mismo modo, los materiales sin nitrógeno simplemente se encogerían bajo presión, dice el jefe de investigación de NUST MISIS, jefe del laboratorio de modelado y desarrollo de nuevos materiales, el profesor Igor Abrikosov. "Sin embargo, en conjunto, se obtuvo un resultado sorprendente: algunos de los átomos de nitrógeno formaron una especie de estructura de refuerzo en los materiales, lo que permitió que la red cristalina se expandiera, dejando entrar átomos de nitrógeno adicionales".
El experimento se llevó a cabo primero físicamente, por una parte ajena del equipo científico, y luego sus resultados fueron confirmados por modelos teóricos en el grupo de supercomputadoras de NUST MISIS. Los científicos enfatizan que la investigación es fundamental: los materiales con tales propiedades aún no se crean para tareas específicas; De momento, es importante el hecho mismo de la posibilidad de obtener modificaciones antes impensables.
Otro desafío es la conservación de dichos materiales a presión atmosférica normal. En uno de los trabajos anteriores, los científicos lograron lograr la "supervivencia" de una modificación especial del renio. El enfriamiento rápido a temperaturas críticamente bajas se está considerando actualmente como una de las formas de estabilizar materiales.
El trabajo del equipo de investigación fue marcado como Hot Paper por los editores de la revista Angewandte Chemie, y la ilustración del artículo se colocó en la portada. En el lado ruso, el estudio fue apoyado por una subvención de la Russian Science Foundation.