4月29日2020年
在寻找新的超硬化合物中，研究人员对稳定的钼硼化物及其晶体结构进行了预测。他们透露，最高硼化物含有每个钼原子的四到五个硼原子。MOB5的估计维氏硬度为37-39GPa，这使其成为潜在的超硬材料。俄罗斯科学基金会支持的研究发表于此亚博老虎机网登录物理化学字母杂志．
早些时候，一群由Artem Oganov领导的研究人员，Skoltech和Mipt教授发表了一项研究应用物理学杂志，他们编制了一份可能有许多工业应用的硬材料和超硬材料的清单。亚博网站下载这份清单由进化算法USPEX和维氏硬度(在材料上留下金字塔形压痕所需的压力)和断裂韧性(材料抵抗断裂扩展的能力)的新模型组成，被其作者称为实验人员的“藏宝图”。
在这篇新论文中，来自Skoltech、莫斯科物理技术研究所、RAS普罗霍罗夫普通物理研究所、俄罗斯国立医科大学皮罗戈夫分校和西北工业大学(中华人民共和国西安)的科学家研究了“地图”中的硼化钼部分。过渡金属硼化物是传统硬质合金和超硬材料在各种技术应用中的潜在替代品。亚博网站下载与广泛使用的金刚石和立方氮化硼不同，过渡金属硼化物的合成不需要高压，生产成本更低。
金属原子的高价电子密度抵抗压缩（由于电子开始彼此的电子）和共价硼 - 硼和硼金属键抵抗弹性和塑性变形。
通常将模拟的x射线衍射(XRD)图与实验中提出的图进行比较，以确定预测的结构与实验结构是否兼容。然而，考虑到过渡金属硼化物，如硼化钼，XRD图将只显示较重的原子的信号，而轻硼原子的位置将基本不可见。这就是为什么仅仅基于实验数据建立的晶体结构模型往往是不现实和不稳定的。因此，确定晶体结构的综合方法需要最先进的理论计算。”
Alexander Kvashnin, Skoltech和MIPT高级研究员
钼五硼化硼胺MOB5被发现是稳定的硼化物，但模拟的XRD图案是关闭但与实验数据不相同。预测的五硼化硼胺在实验中没有观察到一些弱峰。这暗示了实验样品中更高的对称性。新化合物的关键结构元素是硼原子，其布置在石墨烯层，钼层和硼原子的三角形中。硼和钼原子布置在交替的层中，其中一些莫原子用B3三角形均匀涂抹在整个水晶体积中。
“我们做出了一个假设，即最高硼化物的结构是混乱的，硼三角形统计上替代钼原子。为了证明，我们开发了一个莱迪思模型，使我们能够定义硼单位应该如何定位的规则achieve the lowest energy," says Dmitry Rybkovskiy, research fellow at Skoltech and A. M. Prokhorov General Physics Institute and the first author of the work.
通过强力搜索钼原子和硼三角形的位置，对不同的变体进行取样，研究人员得以揭示与稳定性相关的模式。稳定相每一个金属原子含有4 ~ 5个硼原子，MoB4.7是这类化合物中最稳定的，与实验的XRD图谱吻合最好。
“这项研究是理论和实验相互作用的一个有趣例子。理论预测了一种具有特殊性质和新的结构的化合物，但实验表明，实际材料更为复杂，其结构是部分无序的。我们基于这些发现制定的理论使我们能够重现所有的实验观察，并理解这种材料的确切组成和结构，以及它的详细性质。特别是，计算出的硬度接近超硬材料的范围。”亚博网站下载
超硬材料有广泛的工业亚博网站下载应用，如机床制造，珠宝，或采矿。它们广泛应用于切削、抛光、磨削、钻井等领域，因此寻找新的超硬化合物是一项重要的任务。
来源：https://mipt.ru/english//