Химики нашли два новых оксида алюминия

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, NaCl₇  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.