Главная задача предсказательной химии — угадывание свойств веществ по составу входящих в них элементов, и одна из концепций в рамках этой задачи предполагает создание так называемого химического пространства. Вещества помещаются в координатную систему, где по осям отложены химические элементы, причем соседние элементы должны обладать похожими свойствами. Впервые такой способ предложил в 1984 году британский физик Дэвид Петтифор, приписавший каждому элементу некие менделеевские числа, смысл и природа которых были не ясны.
Ученые из Сколковского института науки и технологий раскрыли физический смысл загадочных менделеевских чисел и предложили метод их расчета из фундаментальных свойств атомов. Артем Оганов и Захед Аллахьяри показали, что менделеевские числа и построенное с их учетом химическое пространство более эффективны, чем предлагавшиеся до сих пор эмпирические решения. Результаты работы опубликованы в журнале Американского химического общества The Journal of Physical Chemistry С.
Согласно концепции химического пространства Петтифора получаемые в точках пересечения отложенных по осям элементов соединения так же, как и сами соседствующие элементы, должны иметь похожие свойства. И тогда, к примеру, сверхтвердые вещества будут занимать одну область, а сверхмягкие — другую. Имея такое химическое пространство, можно было бы создать алгоритм поиска наилучшего материала из всех возможных соединений всех элементов. Но для этого нужно было разгадать природу менделеевских чисел.
«Я лет 15 думал над тем, что же такое эти менделеевские числа, и в конце концов понял, что в их основе наверняка лежат фундаментальные характеристики атомов: радиус, электроотрицательность, поляризуемость и валентность, — цитирует Оганова портал Phys.org. — 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».
На основании рассчитанных менделеевских чисел авторы работы расположили все элементы в соответствующем порядке по осям координат, получив карты свойств, на которых выделяются области, где находятся наиболее перспективные соединения, например, сверхтвердые и магнетики.
Марина АСТВАЦАТУРЯН
Нет комментариев