一个由来自NUST MISIS、Bayerisches Geoinstitut(德国)、Linkoping University(瑞典)和California Institute of Technology(美国)的物理学家和材料科学家组成的国际团队发现了一种“不可能”对硅-科赛特- iv和科赛特- v材料进行修饰的方法。这种方法似乎违反了莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)提出无机材料中化学键形成的普遍公认规则，研究结果发表在《自然通讯》上。根据鲍林的规则无机材料中原子晶格的碎片由顶点连接，因为面键是形成化学连接最耗能的方式。因此它并不存在于自然界。
博科园-科学科普：然而科学家们已经用NUST MISIS的超级计算机从实验和理论上证明：如果材料处于超高压条件下，就有可能形成这样的连接。结果表明在极端条件下存在着全新的一类材料，在研究中合成并描述了高压二氧化硅的亚稳态相：科氏体- iv和科氏体- v，晶体结构与之前描述的任何模型都有很大的不同。新发现的两颗coesites含有八面体SiO6，这与Pauling的规则相反，是通过最耗能的化学连接common face连接的。研究结果表明，地球下地幔中可能存在的硅酸盐岩浆可能具有复杂的结构，这使得这些岩浆比以前预测的更容易压缩。
这些(a)、(b)是协同酶的空间晶格，(c)显示了“未包裹”的晶格，其中含有明显可见的SiO6片段，这些片段由表面连接起来，相互矛盾。图片：NUST MISIS
由Igor abri科索沃教授领导的研究小组专注于超高压下的材料研究。这些极端条件导致了新材料的质量，例如在最近的一篇论文中，科学家报告了以前认为不可能获得的氮化物的产生。有关氧化硅结构和力学性质的信息对于理解地幔中发生的过程至关重要。在研究这种存在于地球内部极高温高压下的材料结构时，科学家们发现一种对氧化硅的特殊修饰（多形性科氏体）在30 GPa的压力下经历了许多相变，并形成了新的相(“科氏体- iv”和“科氏体- v”)，这些相变保持了四面体SiO4作为晶格的主要结构元素。
晶格的改变与压力/压缩的关系，显然在高压下材料的结构是复杂的-金字塔-五面体-六面体-八面体。图片：NUST MISIS
在新的实验中科学家们进一步将金刚石砧中的氧化硅压缩到30 GPa以上，并用单晶x射线衍射观察了这一阶段的结构变化。结果令人惊讶：这些结构性变化是鲍林规则的例外。科学家们发现了两种新的coesite修饰物(coesite- iv和coesite- v)，其结构(图1)根据经典晶体化学，非常特殊，而且看起来“不可能”:它们含有五配位硅，相邻的八面体SiO6，同时由四、五和六配位硅组成。此外根据鲍林的规则，原子晶格的几个碎片是通过面而不是顶点连接，这应该是不可能。
博科园-科学科普｜研究/来自：National University of Science and Technology MISIS
参考期刊文献:《Nature Communications》
DOI: 10.1038/s41467-018-07265-z
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