Артем Оганов: Я могу описать кристаллы, которые еще никто не видел

Осенью у участника проекта «Сноб» профессора Университета штата Нью-Йорк Артема Оганова выходит книга о предсказании структуры и свойств еще не существующих кристаллов. Эта задача 20 лет назад считалась невыполнимой, но с тех пор произошла революция, и Оганов — один из ее флагманов

Иллюстрация: Getty Images/Fotobank
Иллюстрация: Getty Images/Fotobank
+T -
Поделиться:

Почти все вещества, которые окружают нас — это кристаллы. От лекарств до экрана монитора, от грифеля карандаша до бриллианта в сережке, от камней в почках до металлического подстаканника. И свойства этих веществ: будет ли лекарство лечить или убивать, будет ли карандаш писать, а алмаз резать,  зависят только от того, в какие пространственные узоры составлены атомы в кристалле. Например, один и тот же атом — углерод — может, в зависимости от того, как он «упакован» в пространстве, давать мягкий графит, либо твердый алмаз.

Извините, этот материал доступен целиком только участникам проекта «Сноб» и подписчикам нашего журнала. Стать участником проекта или подписчиком журнала можно прямо сейчас.

Хотите стать участником?

Если у вас уже есть логин и пароль для доступа на Snob.ru, – пожалуйста, авторизуйтесь, чтобы иметь возможность читать все материалы сайта.

Комментировать Всего 16 комментариев

Скажите, а вы чувствуете родство с алхимиками? Все эти кристаллы, предсказания?

Надо сказать, мы занимаемся настоящей трансмутацией и в своих компьютерных вычислениях превращаем элементы друг в друга в ходе эволюции; например, кислород — в азот. Но когда я вижу в магазинах кристаллы с магическими свойствами, то становится немного смешно и стыдно. Когда я говорю, что я кристаллограф, многие поначалу думают, что я занимаюсь именно этими магическими делами, от этого всегда очень неловко.

Артем, а какой самый невероятный кристалл из предсказанных вами вы хотели бы подержать в руках?

Новые формы углерода. Есть формы более плотные, чем алмаз — а ведь у него рекордное число атомов упаковано в единице объема. Нам удалось предсказать еще более плотную «упаковку». Такие кристаллы должны быть более блестящие, красные — это будет очень эффектно! А другая форма углерода более прозрачна, чем алмаз. Тоже интересно.

еще более плотную «упаковку»

т.е. еще тверже алмаза?

Не обязательно тверже - просто "тяжелее". Обычно твердость и плотность неплохо коррелируют - обычно, но не всегда. Мы, кстати, показали, что алмаз является теоретически самой твердой из всех возможных форм углерода - хотя и не самой плотной.

Спасибо, Артем. Понятно. А какая самая плотная форма из ныне существующих?

Из тех, что можно "потрогать" - алмаз пока что самый плотный.

Эту реплику поддерживают: Ольга Гальцева

Ольга Гальцева Комментарий удален

Спасибо за статью. Движение в науке, это билет в вечность. Артем, а вот такой вопрос. Отличаются ли по  износостойкости кристаллы естественные, например алмаз и алмаз с такой же кристаллической решеткой, но искусственный? Меняются ли при искусственном производстве уже известных кристаллов натурального происхождения их физические свойства?

Эту реплику поддерживают: Тата Донец

спасибо, Александра!

Да, искусственным путем кристаллы можно вырастить почти без дефектов - а в природе это большая редкость. Такие кристаллы могут быть намного более износостойкими.

А можно, наоборот, ввести искусственно такие дефекты или примеси, которых природные кристаллы не имеют, и этим радикально поменять свойства. Например, как показали несколько лет назад российские ученые из Троицка, алмаз с примесью бора - сверхпроводник! Результат был настолько оглушителен, что цитируемость их статьи зашкалила даже за самые высокие западные стандарты. Нашлись и авантюристы - например, одна дама (никогда раньше этой темой не занимавшаяся) стала повсюду говорить, что сверхпроводит тут не алмаз, а маленькие зерна бора (хотя это заведомо неверно, но надо же было ей попиариться!). Примеси влияют на только на электропроводность, но и на цвет, Небольшие примеси хрома красят кристаллы почти во все цвета радуги - такой вот это радужный элемент! Ну и наконец, свойства можно менять, измельчая вещество. Нанокристаллический алмаз - самое твердое известное вещество, как показали японцы в 2003 г. В общем, тут предмет для целой лекции, и не одной. Это крайне интересная тема.

а вот по красоте своей новые кристаллы (обработанные) будут  такие же, как обработанные алмазы? т.е. помимо технического применения возможно ли менее полезное в ювелирном деле?

да, это тоже вполне вероятно

Артем, расскажите, пожалуйста, подробнее про метод USPEX. Очень интересно!

Или киньте ссылку на открытые статьи, где он более подробно описывается. Пожалуйста!

В самых общих чертах - это метод, эмулирующий естественную биологическую эволюцию. Есть популяция структур, в которой структуры борются за место под солнцем и побеждает та, у которой более приемлемые свойства. Эта популяция эволюционирует - структуры скрещиваются друг с другом, мутируют, слабейшие отмирают без потомства, а сильнейшие выживают, и так из поколения в поколение.

У метода есть своя веб-страница, где Вы можете скачать публикации: tp://mysbfiles.stonybrook.edu/~aoganov/USPEX.html

и даже скачать саму программу: http://han.ess.sunysb.edu/~USPEX/

Спасибо Вам большое. Буду ждать новых ваши открытий :)