Los científicos han buscado durante mucho tiempo un sistema para predecir las propiedades de los materiales en función de su composición química. En particular, ponen la mira en el concepto de un espacio químico que coloca los materiales en un marco de referencia de modo que los elementos químicos vecinos y los compuestos trazados a lo largo de sus ejes tienen propiedades similares. Esta idea fue propuesta por primera vez en 1984 por el físico británico, David G. Pettifor, que asignó un número de Mendeleev (MN) a cada elemento. Sin embargo, el significado y el origen de los MN no estaban claros. Los científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo (Skoltech) desconcertaron el significado físico de los misteriosos MN y sugirieron calcularlos basándose en las propiedades fundamentales de los átomos. Demostraron que tanto los MN como el espacio químico construido a su alrededor eran más efectivos que las soluciones empíricas propuestas hasta entonces. Su investigación, apoyada por una subvención del Programa Presidencial de Investigación de Laboratorio de Clase Mundial de la Russian Science Foundation (RSF), se presentó en La Revista de Química Física C .

Sistematizar la enorme variedad de compuestos químicos, tanto conocidos como hipotéticos, e identificar aquellos con una propiedad particularmente interesante es una tarea difícil. Medir las propiedades de todos los compuestos imaginables en experimentos o calcularlos teóricamente es absolutamente imposible, lo que sugiere que la búsqueda debería reducirse a un espacio más pequeño.

David G. Pettifor propuso la idea de espacio químico en el intento de organizar de alguna manera el conocimiento sobre las propiedades de los materiales. El espacio químico es básicamente un marco de referencia donde los elementos se trazan a lo largo de los ejes en una secuencia determinada de modo que los elementos vecinos, por ejemplo, Na y K, tienen propiedades similares. Los puntos dentro del espacio representan compuestos, para que los vecinos, por ejemplo, NaCl y KCl, tienen propiedades similares, también. En esta configuración, una zona está ocupada por materiales superduros y otra por ultrablandos. Tener el espacio químico a mano, se podría crear un algoritmo para encontrar el mejor material entre todos los posibles compuestos de todos los elementos. Para construir su mapa "inteligente", Científicos de Skoltech, Artem R. Oganov y Zahed Allahyari, ideó su propio enfoque universal que cuenta con el mayor poder predictivo en comparación con los métodos más conocidos.

Durante muchos años, los científicos no tenían ni idea de cómo Pettifor derivaba sus MN (si no empíricamente), mientras que su significado físico siguió siendo un misterio casi "esotérico" durante años.

"Me había estado preguntando qué son estos MN durante 15 años hasta que me di cuenta de que lo más probable es que tengan sus raíces en las propiedades fundamentales del átomo, como el radio, electronegatividad, polarizabilidad, y valencia. Si bien la valencia es variable para muchos elementos, la polarizabilidad está fuertemente correlacionada con la electronegatividad. Esto nos deja con radio y electronegatividad que pueden reducirse a una propiedad mediante una simple transformación matemática. Y aquí vamos:obtenemos un MN que resulta ser la mejor forma de describir todas las propiedades de un átomo, y por un solo número en eso, "explica Artem R. Oganov, Líder del proyecto de subvención de RSF, profesor en Skoltech y MISiS, miembro de la Academia Europaea, miembro de la Royal Society of Chemistry (FRSC) y miembro de la American Physical Society (APS).

Los científicos utilizaron los MN calculados para organizar todos los elementos en una secuencia que se planteó como ejes de abscisas y ordenadas al mismo tiempo. Cada punto en el espacio corresponde a todos los compuestos de los elementos correspondientes. En este espacio utilizando propiedades medidas o predichas de los compuestos, se puede mapear cualquier característica específica, por ejemplo, dureza, magnetización, entalpía de formación, etc. Un mapa de propiedades así producido mostró claramente las áreas que contienen los compuestos más prometedores, como materiales superduros o magnéticos.