Поделиться
- Конечно, есть материалы, которые превосходят победит. Скажем, алмаз и тверже, и обладает более высокой трещиностойкостью, но его получают при высоких давлениях, отсюда и высокая цена, - говорит профессор Сколтеха Артем Оганов. - Поэтому сфера применения крайне ограничена. А среди материалов, образующихся при нормальных давлениях, победит занимает особое положение благодаря уникальному сочетанию высокой твердости и трещиностойкости. Мы поставили задачу найти материал с еще более совершенными свойствами, который при этом не требовал бы высоких давлений для синтеза.
Можно сказать, что Артем Оганов шел к атаке на этот феномен более 10 лет. За эти годы успел получить степень доктора наук в Швейцарии, переехал в США, где возглавил лабораторию, стал членом Европейской академии наук, обладателем множества наград, в том числе медали Европейского минералогического союза. А затем неожиданно для многих ученый с мировым именем вернулся в Россию.
Сейчас в Сколтехе один из его проектов нацелен на создание новых сверхтвердых материалов. Применяя уникальный метод, ученый вначале предсказывает новые материалы, вычисляет их с помощью компьютера. На первый взгляд это кажется фантастикой, почти шаманством. Ведь даже два химических элемента могут давать множество самых разных соединений, а уж кристаллических структур вообще бесчисленное количество. Как в этом море выявить те самые? Искомые? Своеобразной "отмычкой" здесь служит алгоритм USPEX, который в свое время был разработан Артемом Огановым. Он позволяет предсказывать стабильные соединения из различных химических элементов.
- Чтобы свергнуть победит, его надо превзойти по твердости и трещиностойкости, - рассказывает Оганов. - Мы понимали, что для решения задачи требовались три ключа. Первое - надо научиться предсказывать химический состав и кристаллическую структуру стабильных соединений. И это мы умеем делать с помощью нашего алгоритма. Второй ключ нам дали китайские ученые, они создали метод расчета твердости. А третий - метод расчета трещиностойкости - мы разработали вместе с моим учеником Хайянгом Ниу, который более года работал в моей московской лаборатории.
Теперь на руках ученых были все козырные карты, чтобы идти на штурм победита. Для начала составили список возможных претендентов, которые могут иметь сверхтвердость: нитриды, карбиды, бориды различных металлов. Затем на компьютере оценивали их твердость и трещиностойкость. И все проигрывали победиту.
- Победит, а это карбид вольфрама, оказался настоящим уникумом, - вспоминает Оганов. - Список изученных нами материалов быстро рос, но среди них не было видно ни одного, кто мог бы поколебать позиции победита. Честно говоря, был момент, когда я почти отчаялся, был готов отступить. Но мой сотрудник Александр Квашнин проявил завидное упорство и продолжал поиск. Глядя на наши результаты, я понял, что наиболее интересны именно бориды, а не карбиды или нитриды, и мы сфокусировались на них.
И тут пришла удача. Расчеты выявили нового фаворита, который может превзойти победит. Это ранее неизвестное соединение пентаборид вольфрама, WB5. Уступая победиту по трещиностойкости всего на 20 процентов, новый материал превосходит его по твердости в 1,5 раза. Сделанное открытие удивило исследователей. "Ведь в мире давно основательно изучены самые разные соединения вольфрама и бора, но нашего соединения почему-то никто не встречал", - говорит ученый. По словам Оганова, его можно будет синтезировать тоннами. Сейчас коллеги Оганова уже проводят эксперименты по получению и изучению уникального материала, и уже есть первые успехи. Этому материалу сулят самые разнообразные области применения: бурение скважин, бронежилеты, машиностроение, оборонка, хирургия и т. д.