Рубрики Xимики из рoссийскoгo Южнoгo Фeдeрaльнoгo унивeрситeтa и Унивeрситeтa штaтa Ютa (США) разработали новую сверхлегкую кристаллическую форму алюминия. Она не тонет в воде и может быть применена в различных сферах экономики и промышленности. Для создания нового материала был применен инновационный подход с использованием вычислительной техники. Об исследовании сообщает Science Daily.
Бросьте алюминиевую ложку в наполненную раковину, и она пойдет ко дну, поскольку этот привычный в быту металл плотнее воды. Но если изменить молекулярную структуру алюминия, применив компьютерное моделирование, как это сделал Александр Болдырев, работающий в Университете штата Юта, можно получить сверхлегкую кристаллическую форму металла, которая будет легче воды. Результаты исследования, выполненного им совместно с коллегами из российского Южного Федерального университета (Ростов-на-Дону), опубликованы в издании «Journal of Physical Chemistry C.». Исследования группы поддерживаются Национальным научным фондом США и Министерством науки и образования России.
«Мои коллеги продемонстрировали инновационный подход к решению проблемы», — заявил Болдырев, профессор кафедры химии и биохимии Университета штата Юта. «Начав с известной кристаллической решетки, в данном случае алмаза, они заменили каждый атом углерода алюминиевым тетраэдром».
Расчеты подтвердили, что такая конструкция представляет собой новую легкую метастабильную форму кристаллического алюминия. К удивлению ученых, плотность нового материала составила всего 0,61 грамм на кубический сантиметр — в разы меньше плотности стандартной формы алюминия (2,7 г/см3). Также новая кристаллическая форма легче воды, плотность которой равна 1 г/см3 — а значит, она будет плавать на ее поверхности.
Алюминий — немагнитный, устойчивый к коррозии, широко распространенный, относительно недорогой и легкий в производстве материал, и новое необычное свойство значительно расширит сферу его возможных применений.
«Космонавтика, медицина, электросети и создание легкие экономичные автомобильных деталей — лишь первые приходящие в голову варианты», — отмечает Болдырев. «Конечно, еще очень рано размышлять о том, как можно будет использовать такую форму алюминия, ведь многие ее свойства нам пока неизвестны. Например, мы ничего не знаем о ее сопротивлении». Тем не менее, по словам ученого, открытие отражает новый подход к дизайну материалов. «Удивительным аспектом этого исследования является его методика: использование известной структуры для разработки нового материала», — говорит Болдырев. «Она открывает путь для будущих открытий».