Модель структуры калаверита, использованная в работе. Синими стрелками показаны, образующиеся в этой структуре пары атомов теллура, красными — направления искажений атомов золота. Streltsov et al.,PNAS
Группы ученых из Института физики металлов РАН (руководитель — профессор Сергей Стрельцов), Кельнского университета (руководитель — профессор Даниил Хомский), и Cколтеха и МФТИ (руководитель — профессор Артем Оганов) объяснили несоразмерность кристаллов калаверита, а также его экспериментально полученные электронные спектры и сверхпроводимость, возникающую в них под давлением или при введении примесей.
«Из простейших соображений следует, что золото должно быть двухвалентным в этом соединении, так же как железо в пирите FeS2, известном как «золото дураков», но любой химик знает, что двухвалентное золото крайне неустойчиво, оно стремится перейти в одновалентное и трехвалентное состояние. Но с этим тоже проблема: во-первых, 3+ слишком высокая валентность, а, во-вторых, разместить одновалентное и трехвалентное золото (даже если бы оно существовало) так, чтобы они одинаково повторялись в каждом направлении, на треугольной решетке калаверита просто невозможно. Поэтому природа вынуждена идти на компромисс — плавно изменять валентность золота в кристалле. Окружение теллура реагирует на это, что и приводит к необычным искажениям кристаллической решетки», — поясняет Сергей Стрельцов.
Также с помощью эволюционного алгоритма USPEX, созданного Артемом Огановым и активно используемого кристаллографами по всему миру, ученые смогли предсказать все известные стабильные теллуриды золота, а также новый, ранее неизвестный теллурид AuTe.
«У минерала калаверита удивительная судьба. Заметно повлиявший на Золотую Лихорадку, этот минерал много десятилетий был головной болью и большим парадоксом для кристаллографов. Чем глубже его изучали, тем больше новых вопросов возникало. Нашему коллективу удалось связать все странности калаверита в рамках простой модели, а экспериментаторы теперь могут охотиться за предсказанным нами новым соединением AuTe — которое почти наверняка скрывает новые загадки», — рассказывает профессор Сколтеха и МФТИ, Артем Оганов.
