Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Начало революции в химии от профессора МФТИ Артема Оганова

Любая хорошая научная работа прокладывает новый путь в науке, но лишь редкое исследование раскрывает истины, которые бросают вызов самим ее основаниям. Именно это сделал Артём Оганов, профессор МФТИ, руководитель лаборатории компьютерного дизайна материалов МФТИ, чья работа опубликована в новом выпуске журнала Science.


Статья под названием «Неожиданные устойчивые стехиометрии хлоридов натрия» описывает его теоретические предсказания и эксперименты, в которых хлорид натрия, или каменная соль, под воздействием давления превращается в новые соединения. Открытие этих соединений подтверждает эффективность его методологии прогнозирования свойств веществ, используемой в настоящее время во всем мире, а также создает предпосылки для создания новых материалов и сфер их применения.


— Я думаю, что эта работа положит начало революции в химии, — говорит Оганов. — Мы обнаружили, что даже при не слишком высоких давлениях, доступных в лаборатории, могут существовать стабильные соединения, структуры которых противоречат классическим законам химии. Если Вы используете относительно небольшое давление, всего 200 тыс. атмосфер (для сравнения, давление в центре Земли составляет 3,6 миллионов атмосфер), то все, что Вы знаете из учебников по химии, вдруг рассыпается.

В химических учебниках сказано, что натрий и хлор имеют совершенно разную электроотрицательность и поэтому неизбежно образуют ионное соединение с хорошо известным составом. Заряд натрия +1, заряд хлора -1, натрий отдает электрон, хлор присоединяет электрон. В соответствии со здравым смыслом и традиционными химическими понятиями, единственно возможная комбинация этих атомов в соединении — это 1:1, каменная соль, или NaCl.

— Мы обнаружили невообразимые соединения, которые нарушают книжные законы, — NaCl3 , NaCl7 , Na3Cl2 , Na2Cl и Na3Cl, — говорит Вэйвэй Чжан, ведущий автор статьи и приглашенный ученый в лаборатории Оганова и в Центре разработки материалов Стони Брук, руководителем которого также является Оганов. — Эти соединения термодинамически устойчивы и, будучи синтезированными, сохраняются бесконечно долго; ничто не приводит к их распаду. При этом классическая химия отрицает само их существование. Классическая химия также утверждает, что атомы пытаются выполнять правило октета — элементы получают или отдают электроны для достижения электронной конфигурации ближайшего инертного газа с завершенной внешней электронной оболочкой, которая делает их очень устойчивыми. Ну что ж, теперь мы видим, что это правило не выполняется.


Обнаруженный факт создает очень широкие возможности. Если Вы смешаете NaCl с металлическим натрием, сожмете в камере высокого давления с алмазными наковальнями и подогреете, то получатся обогащенные натрием соединения, такие как Na3Cl. Если Вы возьмете NaCl, смешаете его с чистым хлором, сожмете и подогреете, то вы получите обогащенные хлором соединения, например, NaCl3.


На практике предсказания Оганова в точности подтвердились, что продемонстрировали эксперименты, проведенные командой Александра Гончарова из Института Карнеги в Вашингтоне.

— Когда Вы меняете теоретические основы химии, это серьезная вещь, — говорит Гончаров— Но это также означает, что мы можем создавать новые материалы с экзотическими свойствами.

Среди соединений, полученных Огановым и его командой, есть двумерные металлы, в которых электричество проводится вдоль слоистой структуры. 


— Один из этих материалов — 
Na3Cl — имеет просто очаровательную структуру, — говорит Оганов. — Он состоит из слоев NaCl и слоев чистого натрия. Слои NaCl действуют как изоляторы, слои чистого натрия проводят электричество. Системы с двумерной электрической проводимостью привлекают повышенное внимание.


Как и многое в науке, исследование Оганова началось с простого любопытства и упрямства.

— Долгое время меня преследовала одна идея — когда в учебнике по химии сказано, что такое-то соединение невозможно, что в действительности означает это «невозможно»? Ведь я могу при помощи компьютера разместить атомы в определенных позициях и пропорциях. Затем я могу рассчитать энергию. «Невозможно» в действительности означает, что требуется высокий уровень энергии для обеспечения стабильности новой структуры. Но насколько высоким он должен быть? И имеются ли способы снизить уровень энергии и сделать эти соединения устойчивыми?

Для Оганова «невозможное» не стало чем-то абсолютно недостижимым.

— Законы химии — не то же самое, что математические теоремы, которые не могут быть нарушены, — говорит он. — Законы химии могут быть нарушены, поскольку невозможное означает всего лишь маловероятное! Вам просто надо найти условия, в которых законы не выполняются.

Команде Оганова пришлось мобилизовать всю свою собственную энергию, чтобы достичь успеха.

— У нас фантастическая команда. Теоретическая часть работы была сделана здесь, в Стони Брук; экспериментальная часть — в Геофизической лаборатории Института Карнеги в Вашингтоне.


Его открытие может найти применение в планетарных науках, в которых изобилуют ситуации с высоким давлением. Оно может объяснить результаты других экспериментов, в которых исследователи подвергали материалы сжатию и получали озадачивающие результаты. Его вычислительная методология и алгоритм структурного прогнозирования могут помочь исследователям предсказывать комбинации материалов и структуры, которые имеют заданные свойства, а также условия, при которых эти структуры будут оставаться стабильными.


— Мы усвоили важный урок — даже в хорошо известных системах, таких как хлорид натрия, Вы можете обнаружить новую химию и абсолютно новые, очень необычные материалы, — говорит Оганов. — Это как открытие нового континента: сейчас мы находимся на этапе, когда необходимо составить топографическую карту новых земель. Существующие правила не могут объяснить новую химию. Нам надо изобрести что-то, что сможет объяснить».


Текст статьи на русском языке

Перевод — Константин Балакин и Надежда Гнатко, МФТИ




Артем Оганов — профессор университета штата Нью-Йорк, имеет 120 публикаций и глав в научных изданиях, руководит тремя лабораториями: в США (Нью-Йорк), Китае (NPU) и России (МФТИ).

  • В 1997 г. окончил МГУ с красным дипломом, в 2002 г. защитил кандидатскую диссертацию (PhD) в University College London (Великобритания), в 2007 г. — докторскую диссертацию (Habilitation) в ETH Zurich (Швейцария).
  • В 2010 г. в возрасте 34 лет стал самым молодым полным профессором Университета Штата Нью Йорк (Стони Брук).
  • В 2011 г. журнал Форбс включил его в список 10 самых успешных российских ученых, работающих как в России, так и за рубежом.
  • В 2012 г. создал лабораторию в Китае (NPU), а в 2013 г. — в России (МФТИ).
  • Автор 1 патента и 115 научных статей, в том числе 6 — в самом престижном научном журнале Nature, 1 — в Science. Цитируемость > 3600.
  • С 2005 г. был приглашенным профессором в различных университетах Италии, Англии, Швейцарии, Франции, Китая, Гонконга, России.
  • Лауреат премии президента Геологического общества Лондона, премии Лациса, награжден медалью Европейского минералогического общества.
  • Член редколлегий нескольких международных научных журналов, в т. ч. Scientific Reports и Superhard Materials.
  • 13 ноября 2013 года был избран президентом RASA-USA на срок 2013-2015 гг.

20.01.2014Внимание!
Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика