Международная группа ученых установила химический состав, кристаллическую структуру и свойства стабильного при нормальных условиях борида натрия. Многие свойства этого вещества долгое время были предметом споров среди ученых. Результаты исследования коллектива, в состав которого вошел профессор Сколтеха и МФТИ Артем Оганов, опубликованы в журнале Physical Review B.

Бор — уникальный элемент, образующий сложные кристаллические сверхтвердые модификации. Более того, соединения бора с металлами — бориды — часто имеют очень сложный химический состав и кристаллическую структуру, которые не всегда можно однозначно определить экспериментально. Многие бориды интересны как сверхтвердые материалы, сверхпроводники, термоэлектрики.

В новой работе ученые исследовали бориды натрия при нормальных условиях. С помощью созданного Огановым метода USPEX для предсказания составов и кристаллических структур стабильных соединений, исследователи смогли разрешить спор между несколькими научными группами о том, каков состав вещества — Na2B30 или Na2B29. Выяснилось, что Na2B30 стабилен, а Na2B29 — нет. Было показано, что добавление всего одного атома радикально модифицирует не только стабильность, но и заменяет металлические свойства на полупроводниковые, а также резко увеличивает твердость материала. Потенциально это вещество можно отнести к сверхтвердым, при этом оно существует при нормальных условиях. Более того, исследователи предложили новую кристаллическую структуру, более стабильную, чем предложенная ранее, и столь же хорошо согласующуюся с экспериментальными данными.

«Эта работа — настоящий детектив. Выяснилось, что все в какой-то степени заблуждались: кто-то в химической формуле, а кто-то в структуре, — рассказывает Артем Оганов. — Меня в таких историях всегда удивляет то, что мы часто говорим о том, что живем в XXI веке, что у нас суперприборы и мы можем почти все, а на самом деле, несмотря на действительно огромный прогресс в науке, мы иногда даже не знаем, что за вещество держим в руках при обычных условиях. И такие вещества могут иметь крайне интересные технологические применения».