हमने कैसे रासायनिक संशोधनों की खोज की जो कि रासायनिक सिद्धांतों के विपरीत है

NUST "MISiS" के वैज्ञानिकों ने रूसी और विदेशी सहयोगियों के साथ मिलकर ऐसी सामग्री बनाने की संभावना साबित की है जो रसायन विज्ञान के नियमों की सामान्य समझ के दृष्टिकोण से अवास्तविक है। वायुमंडलीय की तुलना में सैकड़ों हजार गुना अधिक दबाव में बेरिलियम ऑक्साइड के संपर्क में आने के बाद, शोधकर्ताओं ने बेरिलियम से घिरे पांच या छह ऑक्सीजन परमाणुओं के लिए सामग्री के क्रिस्टल संरचना का एक "क्रमांकन" हासिल किया, हालांकि यह पहले था कि अधिकतम संभव संख्या केवल चार हो सकती है। प्रयोग और इसके सैद्धांतिक औचित्य के परिणाम, वैज्ञानिकों ने जर्नल नेचर कम्युनिकेशंस में प्रस्तुत किए ।

कल्पना कीजिए कि आपके सामने क्यूब्स का पहाड़ है, और आप उनमें से कुछ का निर्माण करने जा रहे हैं, अध्ययन के लेखकों ने उनके काम का वर्णन किया है। - आप बहुत सारे विभिन्न डिजाइनों को इकट्ठा कर सकते हैं, लेकिन फिर भी "निर्माण सामग्री" के आकार के कारण उनकी संख्या सीमित है, क्योंकि वे केवल एक निश्चित तरीके से एक दूसरे से जुड़े हो सकते हैं। अब कल्पना करें कि आपके पास इन क्यूब्स के आकार को बदलने का अवसर है - उन्हें फैलाएं, एक शब्द में चेहरे जोड़ें, उन्हें संशोधित करें ताकि परिणामी "निर्माण सामग्री" के संभावित संयोजनों की संख्या अनंत बार बढ़ जाए।


कर्मचारियों के साथ प्रयोगशाला के प्रमुख आई। एब्रिकोसोव (बाएं)।

विचाराधीन क्यूब्स सामग्री के क्रिस्टलीय संरचना के तत्वों से अधिक कुछ नहीं हैं, जिसे संशोधित करके, आप मौलिक रूप से नए गुणों के साथ "पुरस्कार" सामग्री दे सकते हैं। लेकिन परिचित धारणाओं के ढांचे के भीतर कुछ परिवर्तन असंभव हैं।

NUST MISiS के वैज्ञानिक, बायरेथ विश्वविद्यालय और DESY रिसर्च सेंटर (जर्मनी), लिंकोपिंग यूनिवर्सिटी (स्वीडन), साथ ही रूसी विज्ञान अकादमी (इंस्टीट्यूट ऑफ अर्थ साइंसेज और कोला साइंस सेंटर) के सहयोगियों के साथ मिलकर इस समस्या को हल कर रहे हैं - "असंभव" पर काबू पाने के। )।

जैसा कि उनके संयुक्त अनुसंधान के परिणामों द्वारा दिखाया गया है - एक प्रयोगशाला प्रयोग और इसकी सैद्धांतिक मॉडलिंग - सामग्री के "असंभव" संशोधनों को प्राप्त करना काफी संभव है - और इसके लिए उन्हें वायुमंडलीय दबाव से उजागर करना आवश्यक है, वायुमंडलीय की तुलना में सैकड़ों हजारों गुना अधिक है।


टेट्राहेड्रल ने बेरिलियम ऑक्साइड का समन्वय किया

“हमने हर्लेबाइट के साथ काम किया, रासायनिक सूत्र CaBe2P2O8 के साथ बेरिलियम यौगिक का एक रूप। शास्त्रीय परिस्थितियों में, इसमें टेट्राहेड्रल संरचना है - बेरिलियम ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ टेट्राहेड्रल पिरामिड बनाता है, और हाल ही में जब तक यह माना जाता था कि यह बेरिलियम का अधिकतम संभव समन्वय है। हालाँकि, जर्मनी के हमारे सहयोगियों ने एक प्रयोग किया, जिसके परिणामस्वरूप यह पता चला कि क्रिस्टल संरचना को फिर से व्यवस्थित किया जा सकता है। प्रयोग के दौरान, सामग्री को हीरे की निहाई में रखा गया था, जहां यह अल्ट्राहैग दबावों के संपर्क में था।


पांच-पक्षीय समन्वित बेरिलियम ऑक्साइड

तो, 17 GPa (170 हजार स्थलीय वायुमंडल) के दबाव में, आसपास के बेरिलियम के ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या बढ़कर पांच हो गई, और 80 GPa (800 हजार स्थलीय वायुमंडल) के दबाव में, क्रिस्टल को फिर से बनाया गया ताकि यह संख्या बढ़कर छह हो जाए। यह एक अविश्वसनीय परिणाम है, इससे पहले कभी किसी को प्रस्तुत नहीं किया गया। इसलिए उन्हें एक सैद्धांतिक औचित्य की आवश्यकता थी, जिसके विकास को हमने अपने सुपर कंप्यूटर पर स्वतंत्र रूप से लिया , ” प्रोफेसर इगोर अब्रीकोसोव, मॉडलिंग के लिए प्रयोगशाला के वैज्ञानिक निदेशक और नई सामग्री के विकास, NUST MISiS कहते हैं।


हेक्स समन्वित बेरिलियम ऑक्साइड

प्रयोग के परिणामों का सैद्धांतिक मॉडलिंग NUST "MISiS" के वैज्ञानिकों ने रिकॉर्ड समय में किया - केवल एक महीने में। दिए गए चर के साथ डीरेक समीकरण को हल करने के लिए, प्रयोगशाला के "मॉडलिंग और विकास की नई सामग्री" के सुपर कंप्यूटर क्लस्टर की सभी कम्प्यूटेशनल शक्ति का उपयोग किया गया था। इस तरह के एक सुपर कंप्यूटर के उपयोग के बिना, इस तरह की जटिलता की गणना करना संभव नहीं होगा - पारंपरिक कंप्यूटरों में बस पर्याप्त शक्ति नहीं होगी। गणना के परिणाम लगभग पूरी तरह से प्रयोगात्मक परिणामों के साथ मेल खाते हैं - अंतर न्यूनतम हैं, और अनुमेय त्रुटि मार्जिन के भीतर हैं।


सुपर कंप्यूटर "MISiS"

जैसा कि प्रोफेसर एब्रिकोसोव ने नोट किया है, कई मायनों में बेरिलियम को एक प्रयोगात्मक सामग्री के रूप में चुना गया था क्योंकि यह मैकेनिकल इंजीनियरिंग और अंतरिक्ष उद्योग में विशेष रूप से लोकप्रिय है। फिर भी, किया गया कार्य प्रकृति में अधिक मौलिक है - विशिष्ट सामग्रियों के संशोधनों का अध्ययन करके, आप एक सामान्य सैद्धांतिक मॉडल का निर्माण कर सकते हैं जो आपको "असंभव सामग्री" बनाने के लिए आवश्यक प्रक्रियाओं और शर्तों को व्यवस्थित करने की अनुमति देता है। वैज्ञानिकों की तात्कालिक योजनाओं में अनुसंधान को जारी रखना है, विशेष रूप से, पॉलिनेराइड्स के रूप में इस तरह की सामग्रियों के साथ।

पूछे जाने वाले प्रश्न:
प्रोफेसर इगोर एब्रिकोसोव - डॉक्टर ऑफ फिलॉसफी, प्रयोगशाला के वैज्ञानिक निदेशक "मॉडलिंग और नई सामग्री का विकास" NUST "MISiS", सैद्धांतिक भौतिकी विभाग, भौतिकी के रसायन विज्ञान और जीवविज्ञान विश्वविद्यालय के लिंक, रॉयल स्वीडिश अकादमी ऑफ साइंसेज के शिक्षाविद।

उनके नेतृत्व में एक वैज्ञानिक समूह उच्च और अल्ट्राहैग दबाव की स्थितियों के तहत सामग्रियों में होने वाली प्रक्रियाओं के सैद्धांतिक मॉडलिंग पर काम कर रहा है।

इससे पहले, वैज्ञानिकों ने पहले से ही सिलिका और नाइट्राइड्स के "अवास्तविक" संशोधनों के अस्तित्व की संभावना को साबित कर दिया है, साथ ही एक कंडक्टर में हेमटिट इन्सुलेटर के परिवर्तन - और यह सब वायुमंडलीय के ऊपर हजारों (और कभी-कभी लाखों) के सैकड़ों के दबाव में।