铍原子如何相对稳定(铍原子通常只有4个相邻原子)(1)

铍是一种稀有元素,主要被认为是绿宝石、海蓝宝石和其他宝石的组成部分。然而,在发表在《自然通讯》上的新研究中,拜罗伊特大学的一个国际科学家团队有一项非常不寻常的发现:在比地球大气压力高88万倍的压力下,磷酸盐晶体中的铍原子被六个相邻的原子包围,而不是通常的四个。事实上,这种晶体结构早在50年前就已经在理论上得到了预测,但直到德国电子同步加速器(DESY)的高压实验中才首次观测到。

铍原子如何相对稳定(铍原子通常只有4个相邻原子)(2)

巴伐利亚地质研究所的Leonid Dubrovinsky教授和Maxim Bykov博士参与了拜罗伊特大学的研究工作,材料物理和技术工作组的Georgios Aprilis博士和Anna Pakhomova博士也参与了晶体学实验室极端条件下的研究工作。最初,科学认为晶体中的铍原子,不可能有四个以上相邻的原子。长期以来,这似乎与晶体化学定律不相容。但大约50年前,理论家们提出,实际上是可能的,尽管自那以后,无机化合物中一直无法得到实验的证实。

铍原子如何相对稳定(铍原子通常只有4个相邻原子)(3)

德国电子同步加速器(DESY)的波束线科学家、拜罗伊特大学(Bayreuth University)准备撰写一篇关于habilitation论文的博士后研究员安娜·帕克霍莫娃(Anna Pakhomova)博士报告说:

在德国电子同步加速器(DESY)的x射线光源PETRA III上进行高压实验,第一次使经验证明成为可能。研究人员检测了磷酸盐晶体hurlbutite的样本,hurlbutite是一种由钙、铍、磷和氧(CaBe2P2O8)组成的稀有矿物,自然存在于地球表面。

铍原子如何相对稳定(铍原子通常只有4个相邻原子)(4)

在正常环境条件下,铍原子的邻位只有四个氧原子。然而,在70万倍大气压下,晶体结构发生了根本性的变化,铍原子获得了第五个x相邻原子。与此同时,88万倍大气压产生了新的结构变化,产生了第六个相邻原子。尽管目前还没有新晶体的技术应用,但它们正在拓宽材料科学的视野。它们向我们表明,地球表面正常条件不可能产生不可撤销的化学确定性。极端条件和罕见的现象,只能在实验室里用先进的技术创造和观察。

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