Как выглядит формула хлорида натрия? NaCl, мы знаем это еще из школьного курса химии. Но кода это останавливало настоящих ученых? Группа исследователей из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук под руководством профессора российского происхождения Артема Оганова сумела создать¹ термодинамически стабильные хлориды натрия с формулами NaCl₃, NaCl₇, Na₃ Cl, Na₃ Cl₂, Na₂Cl. Правда, для этого им пришлось поместить соль в поистине нечеловеческие условия – под давление от 250 до 480 тыс. атмосфер.

Впрочем, это еще не самое интересное: перед тем, как получить необычные вещества, исследователи предсказали их структуру при помощи изобретенного ими метода USPEX (Unversal Structure Predictor: Evolutionary Xrystallography). В течение нескольких последних лет его используют более полутора тысяч исследователей по всему миру, в том числе в России.

Полученный прогноз полностью совпал с экспериментальными данными. Так, расчеты показывали, что существование хлоридов натрия с формулами NaCl₅  и Na₂ Cl₃ невозможно. Интересно, что NaCl₇, NaCl₃, Na₃ Cl₃ и Na₂ Cl оказались металлами, а самым уникальным среди них можно считать NaCl₃ – он состоит из перемежающихся слоев NaCl и чистого металлического натрия. Уникальность вещества в том, что NaCl – диэлектрик, а слои натрия – проводники, поэтому оно имеет очень интересную двумерную проводимость. На такого рода соединениях в последнее время продемонстрирован целый ряд необычных физических явлений.

После экспериментального подтверждения существования новых веществ группа Оганова продолжает изучать природу их стабильности.

Практическое применение такого рода материалам должно найтись, уверены исследователи. Единственная проблема – они устойчивы только при высоком давлении, однако не исключено, что можно создать другие экстремальные условия, при которых эти соединения образуются, например, на поверхностях кристаллов.

Следующим после натрия в поле интересов исследователей попал магний, расчеты, произведенные с использованием метода USPEX, показывают перспективность этого направления. Профессор и его коллеги уже подали патентную заявку на использование экзотических свойств подобных материалов. Изучение химической природы нового класса соединений является одним из направлений работы лаборатории Артема Оганова в Московском физико-техническом институте в Долгопрудном, которую он создал в рамках мегагранта российского правительства.

---

¹Unexpected Stable Stoichiometries of Sodium Chlorides - Science 20 December 2013: Vol. 342 no. 6165 pp. 1502–1505, DOI: 10.1126/science.1244989.

Алексей Водовозов

Журнал "Российские аптеки" №1-2, 2014