Bildning av Te-Te-dimererna på grund av laddningsdisproportionering på Au-platser. Kredit:S.V. Streltsov et al./ PNAS
Forskare från Ryssland och Tyskland har belyst den kristallina strukturen hos kalaverit, förutsäger existensen av en ny guldförening som tidigare var okänd för kemister. Resultaten av deras studie publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences .
En guldtellurit med den kemiska formeln AuTe 2 uppvisar hög modulering i positionerna för guld- och telluratomer i sina kristaller. Detta betyder att kalaveritens kristallgitter inte kan förklaras av Haüys lag, som beskriver kristallerna i de flesta mineraler. Calaverite och andra ojämförliga kristaller har länge varit ett mysterium för kristallografer. På 1970-talet forskare hittade ett sätt att beskriva sina strukturer med hjälp av 4-D-rymden istället för det vanliga 3-D-utrymmet i sina beräkningar. Dock, forskare har varit aningslösa om orsakerna till det konstiga beteendet hos kalaveritkristaller.
Forskarlag från RAS Institute of Metal Physics (ledda av professor Sergey Streltsov), universitetet i Köln (ledd av professor Daniil Khomsky), Skoltech och Moscow Institute of Physics Technology (MIPT) (ledd av professor Artem Oganov) spräckte mysteriet med inkompatibla kalaveritkristaller, få insikter i de elektroniska spektra som erhållits i experimenten och deras supraledande förmåga skapad av tryck eller tillsatser.
"Det enkla resonemanget antyder att guld bör vara tvåvärt i denna förening på ungefär samma sätt som järn är i FeS 2 , känd som "fool's gold". Vilken kemist som helst förstår att tvåvärt guld är extremt instabilt och tenderar att bli monovalent och trivalent, men där ligger skavan:Först, 3+ är en för hög valens. Andra, det finns inget sätt att placera monovalent eller trivalent guld (förutsatt att det existerar i första hand) på calaverites triangulära gitter med mönstret som upprepas i varje riktning. Därför, naturen dikterar kompromissen genom att smidigt ändra guldets valens i kristallen. Tellurs miljö reagerar på förändringen och detta resulterar i bisarra kristallgitter, " förklarar Sergey Streltsov
Forskarna förlitade sig också på USPEX, en avancerad evolutionär algoritm skapad av Artem Oganov och intensivt använd av kristallografer över hela världen för att förutsäga alla kända stabila tellurider av guld och en ny tellurid, AuTe, okänd tills nu.
"Det finns en hel historia bakom kalaverit. Förutom dess markanta inverkan på guldrushen, mineralet har varit en huvudvärk och en stor paradox för kristallografer i decennier. Ju djupare du grävde i det, desto fler nya frågor kom upp. Vårt team har lyckats sammanfläta alla konstigheterna med kalaverit i en enkel modell, så experimenterande kan nu leta efter den nya föreningen vi förutspådde, AuTe, som jag är säker på är full av nya gåtor, " säger professor i Skoltech och MIPT Artem Oganov.
