Cristales de hurlbutita (centro) en la celda del yunque de diamante utilizada para los experimentos de alta presión. Cada uno de los cristales tiene un tamaño de aproximadamente 0,01 milímetros. Crédito:DESY, Anna Pakhomova
El elemento raro berilio es conocido principalmente por ser un componente de las esmeraldas, aguamarinas, y otras piedras preciosas. Sin embargo, en Comunicaciones de la naturaleza , un equipo internacional de científicos de la Universidad de Bayreuth informa ahora sobre un descubrimiento muy inusual:bajo una presión 880, 000 veces mayor que la presión de la atmósfera terrestre, Los átomos de berilio en un cristal de fosfato se rodean de seis átomos vecinos en lugar de los cuatro habituales. Realmente, esta estructura cristalina se predijo teóricamente hace cinco décadas, pero fue solo durante los experimentos de alta presión en el Deutsches Elektronensynchrotron (DESY) en Hamburgo que ahora se ha observado por primera vez.
El Prof.Dr. Leonid Dubrovinsky y el Dr. Maxim Bykov del Bavarian Geo Institute participaron en el trabajo de investigación de la Universidad de Bayreuth. al igual que Georgios Aprilis y la Dra. Anna Pakhomova del Grupo de Trabajo de Física de Materiales y Tecnología en Condiciones Extremas en el Laboratorio de Cristalografía.
Originalmente, la ciencia consideraba imposible que los átomos de berilio en los cristales tuvieran más de cuatro átomos vecinos. Esto pareció ser incompatible con las leyes de la química cristalina durante mucho tiempo. "Pero hace unos 50 años, Los teóricos sugirieron que las coordinaciones superiores podrían ser posibles, a pesar de que estos han eludido obstinadamente la confirmación experimental en compuestos inorgánicos desde entonces, "informa la Dra. Anna Pakhomova, un científico de línea de luz en DESY e investigador postdoctoral que prepara una tesis de habilitación en la Universidad de Bayreuth.
Los experimentos de alta presión en la fuente de luz de rayos X de DESY, PETRA III, han hecho posible la prueba empírica por primera vez. Los investigadores examinaron muestras del cristal de fosfato hurlbutita, un mineral raro que consiste en calcio, berilio, fósforo y oxígeno (CaBe 2 PAG 2 O 8 ), que ocurre naturalmente en la superficie de la tierra. En condiciones ambientales normales, cada átomo de berilio solo tiene cuatro átomos de oxígeno como vecinos. A los 700, 000 veces la presión atmosférica, sin embargo, la estructura cristalina cambia tan fundamentalmente que los átomos de berilio ganan un quinto vecino. Mientras tanto, una presión atmosférica de 880, 000 veces que a nivel del mar genera nuevos cambios estructurales que dan lugar incluso a un sexto vecino.
Transición de la coordinación cuádruple habitual del berilio a la coordinación quíntuple y séxtuple a medida que aumenta la presión. Crédito:DESY, Anna Pakhomova
"Aunque actualmente no hay aplicaciones tecnológicas para los nuevos cristales, están ampliando los horizontes de la ciencia de los materiales. Nos muestran que no se pueden derivar certezas químicas irrevocables de las condiciones normales en la superficie de la tierra. Condiciones extremas y fenómenos raros, que solo podemos crear y observar en el laboratorio utilizando tecnología sofisticada, son realmente normales en muchos lugares del universo, "dice el Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky.
