Højtryk skaber nye naboer til beryllium

Det sjældne grundstof beryllium er hovedsageligt kendt for at være en del af smaragder, akvamariner, og andre ædelsten. Imidlertid, i Naturkommunikation , et internationalt hold af videnskabsmænd fra University of Bayreuth rapporterer nu om en meget usædvanlig opdagelse:Under et pres 880, 000 gange højere end trykket i jordens atmosfære, beryllium-atomer i en fosfatkrystal omgiver sig med seks naboatomer i stedet for de sædvanlige fire. Rent faktisk, denne krystalstruktur blev teoretisk forudsagt for fem årtier siden, men det var kun under højtryksforsøg på Deutsches Elektronensynchrotron (DESY) i Hamborg, at det nu er blevet observeret for første gang.

Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky og Dr. Maxim Bykov fra Bavarian Geo Institute var involveret i forskningsarbejdet fra University of Bayreuth, ligesom Georgios Aprilis og Dr. Anna Pakhomova fra arbejdsgruppen for materiel fysik og teknologi under ekstreme forhold i laboratoriet for krystallografi.

Oprindeligt, videnskaben anså det for umuligt for beryllium-atomer i krystaller at have mere end fire naboatomer. Dette så ud til at være uforeneligt med de krystalkemiske love i lang tid. "Men for omkring 50 år siden, teoretikere foreslog, at højere koordinationer faktisk kunne være mulige, selvom disse stædigt har unddraget sig eksperimentel bekræftelse i uorganiske forbindelser lige siden, " rapporterer Dr. Anna Pakhomova, en beamline videnskabsmand ved DESY og post-doc forsker, der forbereder en habiliteringsafhandling ved Bayreuth University.

Højtryksforsøg på DESYs røntgenlyskilde PETRA III har for første gang gjort empirisk bevisførelse mulig. Forskerne undersøgte prøver af fosfatkrystallen hurlbutite, et sjældent mineral bestående af calcium, beryllium, fosfor og ilt (CaBe ₂ P ₂ O ₈ ), som forekommer naturligt på jordens overflade. Under normale miljøforhold, hvert berylliumatom har kun fire iltatomer som naboer. Ved 700, 000 gange atmosfærisk tryk, imidlertid, krystalstrukturen ændres så fundamentalt, at berylliumatomer får en femte nabo. I mellemtiden et atmosfærisk tryk 880, 000 gange det på havniveau genererer nye strukturelle ændringer, der giver anledning til endda en sjette nabo.

"Selvom der i øjeblikket ikke er nogen teknologiske anvendelser for de nye krystaller, de udvider materialevidenskabens horisont. De viser os, at der ikke kan udledes nogen uigenkaldelige kemiske sikkerheder fra normale forhold på jordoverfladen. Ekstreme forhold og sjældne fænomener, som vi kun kan oprette og observere i laboratoriet ved hjælp af sofistikeret teknologi, er faktisk normale mange steder i universet, " siger prof. dr. Leonid Dubrovinsky.