Podstawę przeprowadzonych badań stanowił algorytm USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography), dzięki któremu naukowcy byli w stanie zidentyfikować nowe, nieznane wcześniej związki. O kulisach całego przedsięwzięcia piszą oni na łamach Nano Letters.
Czytaj też: Powstaje nowy rodzaj komputera kwantowego. To zasługa ostatnich eksperymentów z fononami
Związki te, oparte na licie i cezie, nazywają się kolejno Li14Cs, Li8Cs, Li7Cs i Li6Cs. Ich charakterystyczną cechą jest to, że powstają w nietypowych okolicznościach, mają niespotykane do tej pory struktury krystaliczne i mogą być wykorzystywane w formie nadprzewodników. Ta ostatnia cecha sprawia, iż przepływająca przez nie energia elektryczna nie jest tracona w całym procesie.
Wspomniany algorytm, czyli USPEX, jest wykorzystywany do określania prawdopodobieństwa połączenia atomów. Członkowie zespołu badawczego próbowali zrozumieć, jak wysokie ciśnienie może rzutować na elektroujemność. Zjawisko to można wyjaśnić jako skłonność atomów danego pierwiastka do przyciągania elektronów w sytuacji, gdy tworzy on związek chemiczny z innymi pierwiastkiem.
Jako że cztery nowe związki składały się z dwóch pierwiastków, czyli litu i cezu, to badacze mieli okazję do poszukiwania ewentualnych korelacji między wysokim ciśnieniem a elektroujemnością. W teorii, ze względu na wysoką elektroujemność cezu, jego elektrony powinny być przyciągane przez lit. Okazało się, iż pod ciśnieniem realizowany był zgoła odmienny scenariusz: to cez przyciągał elektrony litu. W takich okolicznościach zidentyfikowano cztery nowe związki chemiczne.
W przypadku struktur krystalicznych dwóch związków chemicznych okazało się, iż nigdy wcześniej nie były one obserwowane
Co więcej, w przypadku Li14Cs i Li6Cs okazało się, iż ich struktury krystaliczne pozostawały nieznane nauce. To wyjątkowo zaskakujące, jeśli wziąć pod uwagę fakt, iż mowa o związkach składających się z dwóch pierwiastków: takowe były zazwyczaj dobrze poznane. Pokazuje to nie tylko, jak wiele tajemnic ma przed badaczami świat chemii, ale również, że coraz bardziej zaawansowane narzędzia pozwalają na ich odkrywanie. Jak pomoże to w dalszych badaniach? Przekonamy się w najbliższej przyszłości.
Czytaj też: Komputer kwantowy zadebiutował w chemii. Naukowcy są podekscytowani możliwościami
Gdyby utrzymać rzeczone związki w temperaturach z zakresu -223 do -213 stopni Celsjusza, to stałyby się one nadprzewodnikami. W takim stanie materiał może transportować energię elektryczną bez jej utraty, co miałoby oczywiście szereg zastosowań. Pewnym problemem byłaby natomiast konieczność utrzymania skrajnie niskich temperatur, aby nadprzewodnictwo w ogóle występowało. Z drugiej strony, związki takie jak nowo opisywane powinny być wykorzystywane wszędzie tam, gdzie potrzebna jest duża wytrzymałość i odporność na wysokie temperatury. W toku dalszych badań być może uda się odkryć kolejne związki, które mogłyby na przykład przechodzić w stan nadprzewodnictwa przy nieco bardziej “życiowych” temperaturach.
