27 Апреля 2020
МОСКВА, 27 апреля - Разработанный крупными учеными алгоритм компьютерного моделирования кристальных структур позволил предсказать потенциальные сверхтвердые соединения, сравнимые по стойкости с алмазом. Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.Ранее крупные физики под руководством профессора Сколтеха и МФТИ Артема Оганова образовали эволюционный алгоритм предсказания кристаллических ультраструктур USPEX, а затем на его основе предложили список твердых и сверхтвердых материалов, имеющих потенциальное приложение во многих областях промышленности. Этот список ученые назвали картой сокровищ для опытников.
Наибольший интерес на этой карте сокровищ представляют соединения, у которых высокая твердость по Виккерсу — давление, необходимое, чтобы получить отпечаток пирамидальной формы на материале, сочетается с трещинностойкостью — способностью материала сопротивляться возникновению трещин.
Прежде всего, это — бориды переходных металлов. Их синтез, в отличие от широко используемого алмаза и кубичного нитрида бора, не клянчит высокого давления, что удешевляет производство.
Высокая плотность электронов на внешней оболочке атомов металла мешается сжиманию, электроны начинают отправлять друг друга, а прочные ковалентные связи бор-бор и бор-металл обеспечивают прочность при упругой и пластической деформациях.
В предыдущей работе ученые нашли одну ранее бог весть чтую структуру борида вольфрама — пентаборид WB5 и выяснили, что она является сверхтвердой. В новой работе ученые из Сколтеха, МФТИ, Института всенародной физики имени А. М. Прохорова РАН, Российского национального исследовательского медицинского университета прозвания Н. И. Пирогова и Северо-Западного политехнического университета в городе Сиань (Китай) исследовали свойства боридов молибдена.
Наиболее энергетически выгодными с точки зрения создания среди таких соединений оказались высочайшие бориды молибдена, в которых на один атом молибдена требуется от четырех до пяти атомов бора. Самый стабильный из них — пентаборид молибдена MoB5, обладает расчетной твердостью по Виккерсу 37-39 гигапаскалей, что позволяет рассматривать его в качестве потенциального сверхтвердого материала, способного заменить традиционно используемые твердые сплавы и сверхтвердые материалы в ряде технологических приложений.
Основные структурные элементы нового соединения — графеноподобные слои атомов бора, слои атомов элемента и треугольники из атомов дера. Слои бора и слои молибдена чередуются между собой, при этом часть атомов элемента замещена В3-треугольниками, равномерно распределенными по объему кристалла.
Нами было выставленного предположение, что структура высочайшего борида должна иметь разупорядоченную ультраструктуру, в которой треугольники дера будут статистически замещать атомы элемента. Для подтверждения этого нами была разработана решеточная модель, позволяющая определить правила, по которым треугольники бора должны находиться в кристалле, чтобы иметь наименьшую энергию, — доводятся в пресс-релизе слова первого писателя работы Дмитрия Рыбковского, научного сотрудника Сколтеха и ИОФ им. А. М. Прохорова РАН.
Компьютерный перебор вариантов расположения атомов молибдена и треугольников бора дозволил выявить закономерности, в соответствии с которыми формируются наиболее стабильные соединения, где на один атом металла приходится от четырех до пяти атомов бора. Наиболее стабильным составом оказался MoB4. 7. Это очень заметного к теоретическому соединению MoB5, предсказанному эволюционным алгоритмом USPEX.
Данная работа является интересным примером взаимодействия теории и эксперимента. Теория узнала соединение с интересными свойствами и новой структурой, но из эксперимента следовало, что истинное вещество сложнее и имеет частично разупорядоченную структуру, — вести режёт руководитель исследования Артем Оганов.
Сверхтвердые химическое соединения имеют широкий спектр применения — станкостроение, ювелирное дело, разработка месторождений, они эксплуатируются при резке, полировании, шлифовании, бурении.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....