Химики нашли два новых оксида алюминия

Артем Оганов, российский теоретик-кристаллограф, химик, физик, материаловед

Полит.ру

Группа ученых под руководством российского теоретика-кристаллографа Артема Оганова предсказала существование новых форм оксида алюминия, устойчивых при высоких давлениях. Со статьей можно ознакомиться в журнале Scientific Reports.

Авторы проводили компьютерное моделирование систем, состоящих из атомов кислорода и алюминия, пытаясь обнаружить ранее не описанные устойчивые соединения. В качестве фактора, влияющего на устойчивость систем ими варьировалось внешнее давление в интервале от 0,1 до 5 миллионов атмосфер. Оказалось, что кроме известного науке оксида алюминия (корунд, сапфир и рубин) при давлениях свыше 3,3 миллионов атмосфер существуют еще два соединения: AlO2 и Al4O7 (последний устойчив в области 330-443 ГПа).

AlO2 и Al4O7 - изоляторы, обладающие ионной природой. Их отличительной особенностью является наличие пероксидных групп (-O-O-)2- наряду с оксидными (-O-)2-. Это приводит к образованию дополнительной зоны проводимости в материале и сужает запрещенную зону в два раза, до 2,92 и 2,51 электрон-вольт по сравнению с Al2O3

Моделирование проводилось помощью алгоритма USPEX, разрабатываемого группой Оганова с 2004 года. С помощью него были предсказаны и, впоследствие, обнаружены такие ранее неизвестные соли как NaCl3, NaCl Na3Cl2, Na2Cl и Na3Cl, а также описаны давления при которых металлический натрий становится прозрачным изолятором.

"После того, как мы открыли запрещенные классической химией новые хлориды натрия, выяснилось, что запрещенные соединения возникают почти во всех системах под давлением. Модели классической химии просто непригодны к экстремальным условиям. Какие системы мы ни смотрели - всюду появляются странные устойчивые соединения. И пока что нет простых моделей, которые описывали бы весь этот "зоопарк", - говорит Оганов, который возглавляет лабораторию компьютерного дизайна материалов МФТИ.



Давления в миллионы атмосфер достижимы, например, в земном ядре, но оно в основном состоит из железа и сплавов. Однако в более тяжелых суперземлях такие давления могут обеспечиваться уже в мантии, богатой кислородом и алюминием. Процессы стабилизации пероксидных соединений могут сыграть важную роль в динамике мантии таких планет.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.