Forskare från Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech), Institutet för fasta tillståndskemi och mekanokemi (ISSC SB RAS), Pirogov Medical University och Yerevan State University har förutspått nya hårda och superhårda ternära föreningar i volfram-molybden-bor-systemet med hjälp av beräkningsmetoder. Deras forskning publicerades i tidskriften Materialkemi.

Enligt Alexander Kvashnin, en senior forskare vid Skoltech och en medförfattare till uppsatsen, studien är en naturlig uppföljning till tidigare omfattande forskning om binära system. På jakt efter nya material, forskarna var tvungna att skapa ett mer komplext system genom att lägga till ett tredje element, vilket resulterade i starkt förändrade egenskaper och nya föreningar. Dessa förändringar var i fokus för forskarna.

Teamet förutspådde strukturen för potentiellt superhårda ternära föreningar i W-Mo-B-systemet med hjälp av USPEX evolutionära algoritm utvecklad av Artem Oganov, en Skoltech-professor och en medförfattare till tidningen, och hans elever.

"Vi planerade att förutsäga en serie ternära föreningar som skulle visa bättre mekaniska egenskaper, såsom hårdhet och brottmotstånd, jämfört med binära föreningar. Vi förutspådde flera ternära föreningar som visade sig vara högentropilegeringar. Blandningen av volfram- och molybdenatomer producerade föreningar som var oordnade och, därför, hade varierande stabilitet beroende på temperatur, "förklarar Alexander Kvashnin.

Karbider-fyra- eller femkomponentföreningar-klassificeras vanligtvis som föreningar med hög entropi. Forskare tror att deras studie är det första steget mot att hitta sådana föreningar bland boridsystem.

"Uppenbara utsikter för denna forskning kan leda till nya hårda material som överträffar sina befintliga motsvarigheter och tål högre temperaturer eller tryck. Företag som Gazpromneft kan använda dessa material för borrning eller andra ändamål, säger Christian Tantardini, en av författarna till tidningen och en anställd av ISSC och Skoltech.

Forskarna avser att fortsätta sin forskningssatsning. De är ivriga att ta reda på vad som händer med ännu mer komplexa föreningar som svar på temperatur- och tryckförändringar.