Коллектив ученых Новосибирского государственного университета, Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН и Института физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина РАН провел целенаправленный поиск структур боратов, подверженных динамическому разупорядочению, и в результате экспериментов был найден первый представитель, для которого возможность появления данного эффекта была показана на основе квантово-химического моделирования.
Ученые провели моделирование хорошо зарекомендовавшими себя методами молекулярной динамики и квантовой химии кристалла Ba3(BO3)2 и обнаружили серию переходов, в которой осуществляется постепенной разупорядочение структуры, то есть [BO3] треугольники поэтапно переходят от квазигармонических колебаний к непрерывному вращению вокруг своей оси. Интересно, что эти переходы появляются при сравнительно низких температурах: разупорядочивание было зафиксировано при температурах 527 К, 1041 К, 1551 К и 1748 К, в то время как температура плавления порядка 1640 K.«Бораты имеют очень широкое практическое применение. Например, они являются основным материалом нелинейной оптики, использующимся для преобразования частоты лазерного излучения. Именно благодаря практической значимости для науки и промышленности синтезировано уже почти три тысячи представителей структур боратов, которые исследуются в десятках лабораторий по всему миру. Поскольку открытие новых структурных изменений, происходящих в высокотемпературной области, для данных соединений – это важная исследовательская задача, нами было принято решение провести целенаправленное исследование и разобраться, могут ли проявляться эффекты динамического беспорядка для кристаллов боратов», — прокомментировал исследование кандидат геолого-минералогических наук, доцент Геолого-геофизического факультета НГУ Павел Гаврюшкин.
Исследование проведено при поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты работы опубликованы в престижном журнале Physical Chemistry Chemical Physics.«В нашем исследовании мы идентифицировали как минимум один кристалл бората, который при нагревании может переходить в динамически разупорядоченное состояние. Но уверены, что таких соединений гораздо больше, и их идентификация, а также экспериментальное исследование характеристик среды, при которых происходит изменение структуры, – это огромная область, исследования в которой мы планируем проводить ближайшие несколько лет», — подчеркнул ученый.
