Un equipo internacional de físicos y científicos de materiales de NUST MISIS, Bayerisches Geoinstitut (Alemania), Universidad de Linköping (Suecia), y el Instituto de Tecnología de California (EE. UU.) Ha descubierto una modificación "imposible" de los materiales de sílice-coesita-IV y coasita-V, que parece desafiar las reglas generalmente aceptadas para la formación de enlaces químicos en materiales inorgánicos formuladas por Linus Pauling, quien ganó el Premio Nobel de Química de 1954 por ese descubrimiento. Los resultados de la investigación se publicaron en Comunicaciones de la naturaleza el 15 de noviembre, 2018.

Según las reglas de Pauling, los fragmentos de la red atómica en materiales inorgánicos están conectados por vértices, porque la unión por caras es la forma más intensiva en energía de formar una conexión química. Por lo tanto, No existe en la naturaleza. Sin embargo, los científicos han probado, tanto experimental como teóricamente, utilizando la supercomputadora de NUST MISIS, que es posible formar tales conexiones si los materiales están en condiciones de presión ultra alta. Los resultados obtenidos muestran que existen clases de materiales fundamentalmente nuevas en condiciones extremas.

"En nuestro trabajo, hemos sintetizado y descrito fases metaestables de sílice de alta presión:coesita-IV y coesita-V. Sus estructuras cristalinas son drásticamente diferentes de cualquiera de los modelos descritos anteriormente, "dice Igor Abrikosov, líder del equipo de investigación teórico. "Dos coesitas recién descubiertas contienen octaedros SiO ₆ , ese, contrario a la regla de Pauling, están conectados a través de una cara común, que es la conexión química más intensiva en energía. Nuestros resultados muestran que los posibles magmas de silicato en el manto inferior de la Tierra pueden tener estructuras complejas, lo que hace que estos magmas sean más comprimibles de lo que se había predicho ".

El equipo de investigación dirigido por el profesor Igor Abrikosov, centrado en el estudio de los materiales a ultra alta presión. Estas condiciones extremas conducen a materiales cualitativamente nuevos. Por ejemplo, en uno de los artículos recientes, los científicos informaron sobre la creación de nitruros que antes se pensaba que eran imposibles de obtener.

La información sobre la estructura y las propiedades mecánicas del óxido de silicio es vital para comprender los procesos que tienen lugar en el manto de la Tierra. Mientras estudia la estructura del material, que existe a temperaturas y presiones extremadamente altas en el interior de la Tierra, los científicos descubrieron que una modificación especial del óxido de silicio, polimorfo coesita, sufre una serie de transiciones de fase a una presión de 30 GPa y forma nuevas fases ("coesite-IV" y "coesite-V"), que mantienen SiO tetraédrico ₄ como los principales elementos estructurales de la red cristalina.

En los nuevos experimentos, Los científicos han ido más allá al comprimir óxido de silicio en un yunque de diamante a una presión de más de 30 GPa y observaron cambios estructurales en esta fase utilizando difracción de rayos X monocristalino. Los resultados son sorprendentes:estos cambios estructurales son excepciones a las reglas de Pauling.

Los científicos han descubierto dos nuevas modificaciones de coesita (coesita-IV y coesita-V) con estructuras (Figura 1) que son excepcionales y aparentemente "imposibles" según la química clásica de los cristales:tienen silicio pentacoordinado, octaedros adyacentes SiO ₆ , y constan de cuatro, silicio de cinco y seis coordinadas al mismo tiempo. Es más, varios fragmentos de la red atómica se conectan por caras, no vértices, que debería ser imposible, según las reglas de Pauling.