Wetenschappers van het Skolkovo Instituut voor Wetenschap en Technologie (Skoltech), Instituut voor Vaste-stofchemie en Mechanochemie (ISSC SB RAS), Pirogov Medical University en Yerevan State University hebben met behulp van computationele methoden nieuwe harde en superharde ternaire verbindingen in het wolfraam-molybdeen-boorsysteem voorspeld. Hun onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Chemie van materialen.

Volgens Alexander Kvashnin, een senior onderzoekswetenschapper bij Skoltech en een co-auteur van het artikel, de studie is een natuurlijk vervolg op eerder uitgebreid onderzoek naar binaire systemen. Op zoek naar nieuwe materialen, de wetenschappers moesten een complexer systeem creëren door een derde element toe te voegen, wat resulteerde in sterk veranderde eigenschappen en nieuwe verbindingen. Deze veranderingen stonden in het middelpunt van de belangstelling van de wetenschappers.

Het team voorspelde de structuur van potentieel superharde ternaire verbindingen in het W-Mo-B-systeem met behulp van het USPEX evolutionaire algoritme ontwikkeld door Artem Oganov, een Skoltech-professor en een co-auteur van het artikel, en zijn studenten.

"We waren van plan een reeks ternaire verbindingen te voorspellen die betere mechanische eigenschappen zouden vertonen, zoals hardheid en breukvastheid, in vergelijking met binaire verbindingen. We hebben wel verschillende ternaire verbindingen voorspeld die legeringen met een hoge entropie bleken te zijn. De vermenging van wolfraam- en molybdeenatomen produceerde verbindingen die ongeordend waren en, daarom, had variërende stabiliteit afhankelijk van de temperatuur, " legt Alexander Kvashnin uit.

Carbiden - verbindingen met vier of vijf componenten - worden doorgaans geclassificeerd als verbindingen met een hoge entropie. Wetenschappers geloven dat hun studie de eerste stap is in de richting van het vinden van dergelijke verbindingen in boridesystemen.

"Voor de hand liggende vooruitzichten van dit onderzoek kunnen zich vertalen in nieuwe harde materialen die beter presteren dan hun bestaande tegenhangers en bestand zijn tegen hogere temperaturen of drukken. Bedrijven zoals Gazpromneft kunnen die materialen gebruiken voor boor- of andere doeleinden, " zegt Christian Tantardini, een van de auteurs van het artikel en een medewerker van ISSC en Skoltech.

De wetenschappers zijn van plan hun onderzoeksinspanningen voort te zetten. Ze willen graag weten wat er gebeurt met nog complexere verbindingen als reactie op temperatuur- en drukveranderingen.