Ученые разгадали загадку кристаллической структуры калаверита и предсказали новое соединение золота

Исследователи из России и Германии объяснили загадку кристаллической структуры минерала калаверита, а также предсказали возможность существования нового, ранее неизвестного химикам соединения золота.

5 549

Выбор редакции

Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале PNAS.

 

Калаверит — теллурит золота с химической формулой AuTe2. Помимо того, что из калаверита можно добывать золото, он интересен несоразмерной модуляцией положений атомов золота и теллура в его кристаллах. Следовательно, структуру кристаллической решетки калаверита нельзя объяснить, опираясь на закон Гаюи, описывающий кристаллы большинства минералов. Калаверит и другие несоразмерные кристаллы долго были загадкой для кристаллографов, но в 1970-х ученые научились описывать и такие кристаллические структуры (для этого им требуется вместо привычного трехмерного пространства проводить вычисления в четырехмерном), однако причины странного поведения кристаллов калаверита до сих пор оставались непонятными.


Группы ученых из Института физики металлов РАН (руководитель — профессор Сергей Стрельцов), Кельнского университета (руководитель — профессор Даниил Хомский, а также Cколтеха и МФТИ (руководитель — профессор Артем Оганов) объяснили несоразмерность кристаллов калаверита, его экспериментально полученные электронные спектры и сверхпроводимость, возникающую в них под давлением или при введении примесей.

 

«Из простейших соображений следует, что золото должно быть двухвалентным в этом соединении — так же, как железо в пирите FeS2, известном как “золото дураков”, но любой химик знает, что двухвалентное золото крайне неустойчиво, оно стремится перейти в одновалентное и трехвалентное состояние. Но с этим тоже проблема: во-первых, 3+ слишком высокая валентность, а во-вторых, разместить одновалентное и трехвалентное золото (даже если бы оно существовало) так, чтобы они одинаково повторялись в каждом направлении, на треугольной решетке калаверита просто невозможно. Поэтому природа вынуждена идти на компромисс — плавно изменять валентность золота в кристалле. Окружение теллура реагирует на это, что и приводит к необычным искажениям кристаллической решетки», — поясняет Сергей Стрельцов.

 

Ученые разгадали загадку кристаллической структуры калаверита и предсказали новое соединение золота

Редкий минерал калаверит / Википедия


Также с помощью эволюционного алгоритма USPEX, созданного Артемом Огановым и активно используемого кристаллографами по всему миру, ученые смогли предсказать все известные стабильные теллуриды золота, а еще новый, ранее неизвестный теллурид AuTe.


«У минерала калаверита удивительная судьба. Заметно повлиявший на золотую лихорадку, этот минерал много десятилетий был головной болью и большим парадоксом для кристаллографов. Чем глубже его изучали, тем больше новых вопросов возникало. Нашему коллективу удалось связать все странности калаверита в рамках простой модели, а экспериментаторы теперь могут охотиться за предсказанным нами новым соединением AuTe, которое почти наверняка скрывает новые загадки», — рассказывает профессор Сколтеха и МФТИ Артем Оганов.

Naked Science Facebook VK Twitter
Сколтех
38Статей
Негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института.
5 549
Комментарии
11 ч
Да это все ересь, ну какой корабль пролетит 2 тысячи...
Вчера
Не школьник, а пресс-служба МФТИ
Аватар пользователя Николай Долбня
Вчера

Долбняя Н.
О ЧЕРНЫХ ДЫРАХ: Первой...

Колумнисты

Физтех
101Статья
Сколтех
38Статей
Discovery Channel
29Статей
СО РАН
7Статей
Комментарии

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку