Vreemd patroon in anorganische verbindingen
Toen een team onder leiding van Nicola Marzari databases met verschillende materialen onderzocht, waren ze verbaasd. Onderzoekers van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne ontdekten een patroon dat ze niet konden verklaren. Bijna 60% van de ongeveer 80.000 elektronische structuren van anorganische verbindingen volgen blijkbaar de ‘regel van vier’: de fundamentele bouwstenen van hun kristalstructuur bestaan uit veelvouden van vier atomen, aldus een rapport. Experts in april 2024 in het gespecialiseerde tijdschrift “npj Computational Materials”.
De atomen van vaste stoffen en veel anorganische verbindingen zijn gerangschikt in een regelmatig kristalrooster. De kleinste bouwsteen die kan worden gebruikt om het periodieke netwerk te creëren, wordt een primitieve eenheidscel genoemd. In theorie zouden deze een verscheidenheid aan verschillende atomen kunnen bevatten. Om de structuur van eenheidscellen beter te begrijpen, onderzochten Marzari-onderzoekers twee grote materiaaldatabases: Database voor projectmaterialen En Materiaalwolk 3D-kristalstructuren brondatabase Elk bevat ongeveer 80.000 inzendingen voor bestaand en geprojecteerd materiaal. Het team realiseerde zich dat de meeste primitieve eenheidscellen uit veelvouden van vier atomen bestonden.
Omdat ze de regel van vier niet rechtstreeks konden verklaren, vreesden experts dat de verzamelde gegevens fouten bevatten. Maar ze slaagden er snel in om de verdenkingen weg te nemen. Vervolgens onderzochten ze een mogelijke chemische verklaring: omdat silicium vier atomen aan zichzelf kan binden, onderzochten ze of de basis van de vier verbindingen uit silicaten bestond, een veel voorkomende klasse van op silicium gebaseerde materialen. Maar dit is niet altijd het geval. De onderzoekers vonden ook geen verband tussen de symmetrie of energietoestanden van de kristalstructuren, die voldoen aan de mysterieuze regel van vier.
“Analist. Schepper. Zombiefanaat. Fervente reisjunkie. Popcultuurexpert. Alcoholfan.”