Forskere løser det gyldne puslespil med kalaverit

Forskere fra Rusland og Tyskland har kastet lys over den krystallinske struktur af calaverite, forudsiger eksistensen af ​​en ny guldforbindelse, der tidligere var ukendt for kemikere. Resultaterne af deres undersøgelse blev offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences .

En guldtellurit med den kemiske formel AuTe ₂ viser høj graduering i positionerne af guld- og telluratomer i dets krystaller. Det betyder, at kalaverits krystalgitter ikke kan forklares af Haüys lov, som beskriver krystallerne af de fleste mineraler. Calaverite og andre upassende krystaller har længe været et mysterium for krystallografer. I 1970'erne, videnskabsmænd fandt en måde at beskrive deres strukturer ved at bruge 4-D-rum i stedet for det sædvanlige 3-D-rum i deres beregninger. Imidlertid, forskere har været uvidende om årsagerne til den underlige opførsel af calaverit-krystaller.

Forskerhold fra RAS Institute of Metal Physics (ledet af professor Sergey Streltsov), universitetet i Köln (ledet af professor Daniil Khomsky), Skoltech og Moscow Institute of Physics Technology (MIPT) (ledet af professor Artem Oganov) knækkede mysteriet om uforholdsmæssige calaverit-krystaller, at få indsigt i de elektroniske spektre opnået i eksperimenterne og deres superledende evne skabt af tryk eller tilsætningsstoffer.

"Det simple ræsonnement antyder, at guld bør være divalent i denne forbindelse på nogenlunde samme måde som jern er i FeS ₂ , kendt som "narre guld". Enhver kemiker forstår, at divalent guld er ekstremt ustabilt og har tendens til at blive monovalent og trivalent, men der ligger gniden:Først, 3+ er en for høj valens. Sekund, der er ingen måde at placere monovalent eller trivalent guld (forudsat at det eksisterer i første omgang) på calaverites trekantede gitter med mønsteret gentaget i hver retning. Derfor, naturen dikterer kompromiset ved jævnt at ændre guldets valens i krystallen. Tellurs miljø reagerer på forandringen, og dette resulterer i bizarre krystalgitre, " forklarer Sergey Streltsov

Forskerne stolede også på USPEX, en avanceret evolutionær algoritme skabt af Artem Oganov og intensivt brugt af krystallografer verden over til at forudsige alle de kendte stabile tellurider af guld og en ny tellurid, AuTe, ukendt indtil nu.

"Der er noget af en historie bag kalaverit. Bortset fra dets markante indvirkning på guldfeberen, mineralet har været en hovedpine og et stort paradoks for krystallografer i årtier. Jo dybere du gravede i det, jo flere nye spørgsmål dukkede op. Vores team har haft held med at sammenflette alle mærkværdigheder af calaverite i en simpel model, så eksperimenter nu kan jage efter den nye forbindelse, vi forudsagde, AuTe, som jeg er sikker på er fuld af nye gåder, " siger professor i Skoltech og MIPT Artem Oganov.