Результаты работы по исследованию аллотропов углерода, выполненной сотрудниками МНИЦТМ в сотрудничестве с учёными из Северо-Западного политехнического университета (NWPU, г. Сиань, Китай), опубликованы в журнале npj Computational Materials (IF за 5 лет 11.282), издающимся Nature Publishing Group и являющимся одним из престижных научных журналов.В авторский состав статьи «High-throughput systematic topological generation of low-energy carbon allotropes» вошли директор МНИЦТМ профессор Владислав Блатов, студенты Чанхао Ян, Динъи Тан, профессор Цинфэн Цзэн, Андрей Голов и Артём Кабанов. Главной целью авторов было показать как с помощью топологической модели преобразований твердого тела можно эффективно генерировать низкоэнергетические аллотропы углерода.
Вариантов атомных конфигураций бесконечно много, а топологический подход позволяет уменьшить это бесконечное число до малого числа областей, соответствующих различным кристаллическим фазам. Исследователи обнаружили 224 аллотропа с энергией решетки в пределах 0,16–1,76 эВ на атом-1 выше энергии алмаза, включая фазу, которая плотнее и, вероятно, тверже, чем алмаз. Причём эта фаза имеет совершенно иную топологическую структуру по сравнению с твердыми аллотропами из политипной серии алмаза. Было обнаружено, что многие фазы, обладающие высокой твердостью, построены из полостей (тайлов), ограниченных шестичленными кольцами, состоящими из атомов углерода. Авторы рассчитали механические свойства сгенерированных аллотропов и нашли простые зависимости между плотностью аллотропа, модулями объемного сжатия и сдвига.
«Это действительно важная статья, – комментирует профессор В. А. Блатов, – в которой мы сделали еще один шаг в прогнозировании сверхтвердых материалов. Среди смоделированных нами аллотропов углерода есть и другие интересные структуры, и нам теперь важно понять, какие именно особенности их строения отвечают за высокую твердость вещества. Мы надеемся, что найденные закономерности позволят целенаправленно моделировать и другие материалы с экстремальными механическими свойствами. Исследования проводятся в рамках договора о сотрудничестве между Самарским Политехом и Сианьским политехническим университетом и я рад, что наше сотрудничество приносит реальные плоды».
npj – Nature Partner Journals. Проект Nature Research, действующий с 2014 года и ориентированный на публикацию высококачественных исследований в открытом доступе. Портфель журналов npj включает весь спектр исследований от фундаментальной физики до медицины. npj Computational Materials является журналом, имеющим наиболее высокий рейтинг в мире в области компьютерного моделирования материалов.