Forskare har länge sökt ett system för att förutsäga egenskaperna hos material baserat på deras kemiska sammansättning. Särskilt, de siktar på konceptet med ett kemiskt utrymme som placerar material i en referensram så att närliggande kemiska element och föreningar ritade längs dess axlar har liknande egenskaper. Denna idé föreslogs först 1984 av den brittiska fysikern, David G. Pettifor, som tilldelade ett Mendeleev-nummer (MN) till varje element. Men innebörden och ursprunget för MNs var oklara. Forskare från Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) förbryllade den fysiska innebörden av de mystiska MN:erna och föreslog att de skulle beräknas utifrån atomernas grundläggande egenskaper. De visade att både MN och det kemiska utrymmet som byggdes runt dem var effektivare än empiriska lösningar som föreslagits fram till dess. Deras forskning stödd av ett anslag från Russian Science Foundations (RSF) världsklass Lab Research Presidential Program presenterades i Journal of Physical Chemistry C .

Systematisera den enorma variationen av kemiska föreningar, både kända och hypotetiska, och att peka ut de med en särskilt intressant egenskap är en stor ordning. Att mäta egenskaperna hos alla tänkbara föreningar i experiment eller beräkna dem teoretiskt är helt omöjligt, vilket talar för att sökningen bör begränsas till ett mindre utrymme.

David G. Pettifor lade fram idén om kemiskt utrymme i försöket att på något sätt organisera kunskapen om materialegenskaper. Det kemiska utrymmet är i grunden en referensram där element plottas längs axlarna i en viss sekvens så att de närliggande elementen, till exempel, Na och K, har liknande egenskaper. Punkterna i utrymmet representerar föreningar, så att grannarna, till exempel, NaCl och KCl, har liknande egenskaper, för. I den här inställningen, ett område är upptaget av superhårda material och ett annat av ultramjuka. Att ha det kemiska utrymmet till hands, man skulle kunna skapa en algoritm för att hitta det bästa materialet bland alla möjliga föreningar av alla grundämnen. För att bygga sin "smarta" karta, Skoltech-forskare, Artem R. Oganov och Zahed Allahyari, kom fram till sitt eget universella tillvägagångssätt som har den högsta prediktiva kraften jämfört med de mest kända metoderna.

Under många år hade forskare ingen aning om hur Pettifor härledde sina MNs (om inte empiriskt), medan deras fysiska betydelse förblev ett nästan "esoteriskt" mysterium i flera år.

"Jag hade undrat över vad dessa MN är i 15 år tills jag insåg att de troligen är rotade i atomens grundläggande egenskaper, såsom radie, elektronnegativitet, polariserbarhet, och valens. Även om valens är variabel för många element, polariserbarhet är starkt korrelerad med elektronegativitet. Detta lämnar oss med radie och elektronegativitet som kan reduceras till en egenskap genom en enkel matematisk transformation. Och här går vi:vi får ett MN som visar sig vara det bästa sättet att beskriva alla egenskaper hos en atom, och med ett enda nummer då, " förklarar Artem R. Oganov, Projektledare för RSF-bidrag, professor vid Skoltech och MISiS, en medlem av Academia Europaea, en Fellow i Royal Society of Chemistry (FRSC) och en Fellow i American Physical Society (APS).

Forskarna använde de beräknade MN för att ordna alla element i en sekvens som poserade som abskissan och ordinatan samtidigt. Varje punkt i rymden motsvarar alla sammansättningar av motsvarande element. I detta utrymme, använda uppmätta eller förutspådda egenskaper hos föreningar, man kan kartlägga vilken specifik egenskap som helst, till exempel, hårdhet, magnetisering, bildningsentalpi, etc. En sålunda framställd fastighetskarta visade tydligt de områden som innehöll de mest lovande föreningarna, som superhårda eller magnetiska material.