Ученые нашли физический смысл у "чисел Менделеева"

Российские ученые из Сколковского института науки и технологий раскрыли физический смысл так называемых менделеевских чисел химических элементов. Они предложили метод их расчета исходя из фундаментальных свойств атомов. Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry С, передает Tengrinews.kz со ссылкой на РИА Новости.

Ученые давно пытались создать систему предсказания свойств веществ по их химическому составу. Одна из них - концепция химического пространства - помещает вещества в систему координат, где по осям в определенном порядке расположены химические элементы. Точки в этом пространстве - это соединения. Расположенные рядом соединения имеют похожие свойства. Так, например, сверхтвердые вещества занимают одну область, а сверхмягкие - другую.

Впервые такой способ предложил в 1984 году британский физик Дэвид Петтифор, приписавший каждому элементу некие "менделеевские числа", физический смысл которых на тот момент был неясен. Однако, понимая числовую закономерность размещения соединений в химическом пространстве, можно было бы создать алгоритм поиска наилучшего материала из всех возможных соединений элементов.

Химики из Сколковского института науки и технологий Артем Оганов и Захед Аллахьяри придумали свой универсальный подход для "картирования" химического пространства, который позволил раскрыть физический смысл загадочных менделеевских чисел. Исследования поддержал своим грантом Российский научный фонд (РНФ).

Фото © Артем Оганов

"Я лет 15 думал над тем, что же такое эти менделеевские числа. В конце концов я понял, что в их основе наверняка лежат фундаментальные характеристики атомов: радиус, электроотрицательность, поляризуемость и валентность. Валентность у многих элементов непостоянна, а поляризуемость очень сильно коррелирует с электроотрицательностью. Поэтому остаются две характеристики: атомный радиус и электроотрицательность. Эти два свойства можно свести к одному простым математическим преобразованием - и мы получаем менделеевские числа. Стало ясно: эти величины есть не что иное, как наилучшее описание всех свойств атома одним числом", - приводятся в пресс-релизе Сколтеха слова руководителя проекта по гранту РНФ Артема Оганова, профессора Сколтеха и МИСиС, действительного члена Европейской академии, Королевского химического общества и Американского физического общества.

Исследователи создали карту химического пространства, расположив все элементы в соответствии с их менделеевскими числами как по оси абсцисс, так и по оси ординат, а каждой точке в пространстве присвоили значение определенной физической характеристики, например магнитной или механической. В итоге получили карты, на которых хорошо выделяются области, где расположены наиболее перспективные по определенным свойствам соединения - сверхтвердые, магнетики и прочие.

Авторы считают, что их "умная" карта обладает самой большой предсказательной силой среди известных на сегодня систем такого типа.

Мы выкладываем самые интересные видео в нашем новом Telegram-канале TengriTV. Подписывайтесь и смотрите!