Новости

Российские и китайские ученые нашли разнообразные соединения калия и хлора, существование которых ранее считалось невозможным, сообщает пресс-служба Сколтеха. Многие из них формируют не ионную кристаллическую решетку, а металлическую и могут проводить электрический ток.

В конце 2013 года ученые теоретически и экспериментально показали, что многие соединения, запрещенные классической химией, оказываются стабильными под большим давлением. Тогда в привычной системе натрий хлор (Na-Cl) исследователи открыли вещества Na3Cl и NaCl7.

С тех пор число разнообразных "запрещенных" соединений, стабилизирующихся под высоким давлением, растет. В новой работе их ряды пополнились соединениями калия и хлора.

"То, что такие простые системы как Na-Cl и K-Cl демонстрируют столь неожиданную химию, значит только то, что в химии еще очень много неизвестного и непонятого, что предстоит изучить и понять", - приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследования, профессора Сколтеха, МФТИ и Университета Стони Броук (США), Артема Оганова.

Ученые изучили систему K-Cl и обнаружили еще большее разнообразие "запрещенных" соединений, демонстрирующих стабильность под давлением (например, K3Cl, K2Cl, K3Cl2, K4Cl3, K5Cl4, K3Cl5, KCl3, KCl7). Все эти соединения (кроме фаз KCl3) металлические, в то время классическая химия говорит, что хлориды калия могут быть только ионными.

Эти соединения были предсказаны с помощью эволюционного алгоритма USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography), разработанного Огановым, и затем подтверждены в экспериментах под высоким давлением в лаборатории Александра Гончарова, профессора Института Карнеги (Вашингтон).

Кроме того, было предсказано, а затем экспериментально подтверждено, что неизвестное ранее соединение KCl3 может существовать при давлениях, близких к атмосферным. Во-вторых, было открыто целое семейство двумерных металлических соединений со структурами, похожими на обычный KCl, но с дополнительным слоем атомов калия, через который может проходить электрический ток.

"Работать с соединениями Na-Cl и K-Cl было очень захватывающе. Я знала, что мы работаем на пределе химической интуиции, но была удивлена насколько далеко за этими пределами оказались наши результаты", - приводит пресс-служба слова первого автор исследования, профессора Китайского Сельскохозяйственного университета Вейвей Чжанг.

"Эта работа демонстрирует, насколько велика предсказательная мощь современных теоретических методов в материаловедении. Когда мы только начинали работать вместе, я очень скептически относился к таким подходам, но потом был шокирован, насколько точными оказались предсказания метода USPEX, даже тогда, когда они казались безумными на первый взгляд," - отметил Гончаров.

Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports of Nature Publishing Group..