Wetenschappers hebben lang gezocht naar een systeem om de eigenschappen van materialen te voorspellen op basis van hun chemische samenstelling. Vooral, ze richten hun blik op het concept van een chemische ruimte die materialen in een referentiekader plaatst, zodat aangrenzende chemische elementen en verbindingen langs de assen vergelijkbare eigenschappen hebben. Dit idee werd voor het eerst voorgesteld in 1984 door de Britse natuurkundige, David G. Pettifor, die aan elk element een Mendelejev-nummer (MN) toekende. Toch was de betekenis en oorsprong van MN's onduidelijk. Wetenschappers van het Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) puzzelden de fysieke betekenis van de mysterieuze MN's uit en stelden voor ze te berekenen op basis van de fundamentele eigenschappen van atomen. Ze toonden aan dat zowel MN's als de chemische ruimte eromheen effectiever waren dan empirische oplossingen die tot dan toe waren voorgesteld. Hun onderzoek, ondersteund door een subsidie ​​van het World-class Lab Research Presidential Program van de Russian Science Foundation (RSF), werd gepresenteerd in The Journal of Physical Chemistry C .

Systematisering van de enorme verscheidenheid aan chemische verbindingen, zowel bekend als hypothetisch, en het lokaliseren van degenen met een bijzonder interessante eigenschap is een hele opgave. De eigenschappen van alle denkbare verbindingen in experimenten meten of theoretisch berekenen is ronduit onmogelijk, wat suggereert dat de zoekopdracht moet worden beperkt tot een kleinere ruimte.

David G. Pettifor bracht het idee van chemische ruimte naar voren in een poging om de kennis over materiaaleigenschappen op de een of andere manier te ordenen. De chemische ruimte is in feite een referentiekader waar elementen langs de assen in een bepaalde volgorde worden uitgezet, zodat de aangrenzende elementen, bijvoorbeeld, Na en K, vergelijkbare eigenschappen hebben. De punten in de ruimte vertegenwoordigen verbindingen, zodat de buren bijvoorbeeld, NaCl en KCl, vergelijkbare eigenschappen hebben, te. In deze instelling, een gebied wordt ingenomen door superharde materialen en een andere door ultrazachte materialen. De chemische ruimte bij de hand hebben, men zou een algoritme kunnen maken om het beste materiaal te vinden tussen alle mogelijke verbindingen van alle elementen. Om hun "slimme" kaart te bouwen, Skoltech-wetenschappers, Artem R. Oganov en Zahed Allahyari, kwamen met hun eigen universele aanpak die de hoogste voorspellende kracht heeft in vergelijking met de bekendste methoden.

Jarenlang hadden wetenschappers geen idee hoe Pettifor zijn MN's had afgeleid (zo niet empirisch), terwijl hun fysieke betekenis jarenlang een bijna 'esoterisch' mysterie bleef.

"Ik vroeg me al 15 jaar af wat deze MN's zijn, totdat ik me realiseerde dat ze hoogstwaarschijnlijk geworteld zijn in de fundamentele eigenschappen van het atoom, zoals straal, elektronegativiteit, polariseerbaarheid, en valentie. Hoewel valentie voor veel elementen variabel is, polariseerbaarheid is sterk gecorreleerd met elektronegativiteit. Dit laat ons met straal en elektronegativiteit die kan worden teruggebracht tot één eigenschap door middel van een eenvoudige wiskundige transformatie. En daar gaan we:we krijgen een MN die de beste manier blijkt te zijn om alle eigenschappen van een atoom te beschrijven, en door een enkel nummer daarbij, " legt Artem R. Oganov uit, Projectleider RSF-subsidie, een professor bij Skoltech en MISiS, een lid van de Academia Europaea, een Fellow van de Royal Society of Chemistry (FRSC) en een Fellow van de American Physical Society (APS).

De wetenschappers gebruikten de berekende MN's om alle elementen in een reeks te rangschikken die tegelijkertijd de abscis en de ordinaat-as vormde. Elk punt in de ruimte komt overeen met alle verbindingen van de overeenkomstige elementen. In deze ruimte, met behulp van gemeten of voorspelde eigenschappen van verbindingen, men kan elk specifiek kenmerk in kaart brengen, bijvoorbeeld, hardheid, magnetisatie, enthalpie van vorming, enz. Een aldus geproduceerde eigenschappenkaart toonde duidelijk de gebieden met de meest veelbelovende verbindingen, zoals superharde of magnetische materialen.