Czteroatomowa cząsteczka tlenu

Pod gigantycznym ciśnieniem prawie 2 terapaskali (Tpa) cząsteczkowych tlen zmienia strukturę i tworzy spiralę składajacą się z dwóch łańcuchów czteroatomowego tlenu o niespotykanych właściwościach – obliczono podczas badań teoretycznych.

Yanming Ma z Uniwersystetu Jilin w Changchun (Chiny) oraz Ho-kwang Mao z amerykańskiego Carnegie Institution of Washington wraz ze współpracownikami zastosowali technikę obliczeniową CALYPSO (crystal structure analysis by particle-swarm optimization) do badań nieznanych struktur tlenu. W przeszłości metoda CALYPSO okazała się przydatna w przewidzeniu budowy poznanych obecnie substancji.

Badacze przeprowadzili symulacje struktur tlenu pod ciśnieniem rzędu 0.02-2.0 TPa. Wyniki symulacji pokazały obserwowaną już wcześniej strukturę tlenu ośmioatomowego O8, która jest stabilna pod ciśnieniem 0.008-1,92 TPa. Przy ciśnieniu 2 TPa odkryto nieznaną dotychczas strukturę tlenu O4, która zbudowana jest ze spirali kwadratowej zbudowanej z 4 atomów tlenu przypadających na jeden powtarzający się fragment całej cząsteczki. Struktura ta jest podobna do fazy siarki S4 powstającej pod wysokim ciśnieniem.Spiralna forma cząsteczki tlenu jest pierwszą odkrytą formą monoatomową tlenu – dotychczasowe struktury składają się z cząsteczek O2.

Naukowcy zostali zaskoczeni właściwościami O4, który jest bardziej izolatorem niż nadprzewodnikiem, jak to ma miejsce w przypadku metalicznej struktury O8 – stabilnej przy niższych ciśnieniach (96 GPa).

Jak dotąd ze względów technicznych nie da się zweryfikować eksperymentalnie wyników badań chińskich naukowców.

(pj)