Als je een aluminium lepel in een gootsteen vol water laat vallen, de lepel zakt naar de bodem. Dat komt omdat aluminium, in zijn conventionele vorm, is dichter dan water, zegt de chemicus Alexander Boldyrev van de Utah State University.

Maar als je het gewone huishoudmetaal op moleculair niveau herstructureert, zoals Boldyrev en collega's deden met behulp van computationele modellering, je zou een ultralichte kristallijne vorm van aluminium kunnen produceren die lichter is dan water. Boldyrev, samen met wetenschappers Iliya Getmanskii, Vitaliy Koval, Rusian Minyaev en Vladimir Minkin van de Southern Federal University in Rostov aan de Don, Rusland, gepubliceerde bevindingen in de 18 september, 2017, online editie van The Journal of Physical Chemistry C .

Het onderzoek van het team wordt ondersteund door de National Science Foundation en het Russische ministerie van Wetenschap en Onderwijs.

"De aanpak van mijn collega's bij deze uitdaging was zeer innovatief, " zegt Boldyrev, professor in de afdeling Scheikunde en Biochemie van de USU. "Ze begonnen met een bekend kristalrooster, in dit geval, een diamant, en verving elk koolstofatoom door een aluminium tetraëder."

De berekeningen van het team bevestigden dat een dergelijke structuur een nieuwe, metastabiel, lichtgewicht vorm van kristalaluminium. En tot hun verbazing het heeft een dichtheid van slechts 0,61 gram per kubieke centimeter, in tegenstelling tot conventionele aluminium dichtheid van 2,7 gram per kubieke centimeter.

"Dat betekent dat de nieuwe gekristalliseerde vorm op water zal drijven, met een dichtheid van één gram per kubieke centimeter, ' zegt Boldyrev.

Een dergelijke eigenschap opent een heel nieuw domein van mogelijke toepassingen voor het niet-magnetische, corrosiebestendig, overvloedig, relatief goedkoop en gemakkelijk te produceren metaal.

"Ruimte vlucht, medicijn, bedrading en meer lichtgewicht, zuinigere auto-onderdelen zijn enkele toepassingen die bij u opkomen, " zegt Boldyrev. "Natuurlijk, het is nog erg vroeg om te speculeren over hoe dit materiaal zou kunnen worden gebruikt. Er zijn veel onbekenden. Voor een ding, we weten niets over de kracht ervan."

Nog altijd, hij zegt, de baanbrekende ontdekking markeert een nieuwe manier om materiaalontwerp te benaderen.

"Een verbazingwekkend aspect van dit onderzoek is de aanpak:een bekende structuur gebruiken om een ​​nieuw materiaal te ontwerpen, " zegt Boldyrev. "Deze aanpak maakt de weg vrij voor toekomstige ontdekkingen."