У кристаллов молекулярного аналога тессеракта обнаружили проводимость
Проведенные физиками из НИЯУ МИФИ квантово-механические расчеты и моделирование показали, что трехмерные кристаллические формы гиперкубана обладают проводимостью: две из трех оказались полупроводниками, а одна — проводником. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Today Communications.
Несмотря на свою простоту, куб — редкая форма для углеводородных молекул. В 1964 году ученым удалось синтезировать одно из таких «экзотических» соединений — кубан C8H8, углевородод почти вдвое плотнее бензина. Вещество продемонстрировало высокую устойчивость, и стало родоначальником целого семейства производных, которые используются как лекарства и энергоэффективное топливо.
В 2014 году итальянский физик Фабио Пиччиери, вдохновившись фильмами вселенной Marvel, предложил еще более сложную углеводородную молекулу — гиперкубан C40H24. Это молекулярный аналог тессеракта: он имеет две оболочки, вложенные одна в другую, и напоминает проекцию четырехмерного куба на трехмерное пространство. Видимые трехмерные кубы представляют собой грани тессеракта.
Изучение свойств молекулы показало, что вопреки ожиданиям, молекула чрезвычайно долговечна — при комнатной температуре она может прожить около трех миллионов лет. В 2020 году китайские ученые создали на основе гиперкубана двумерные кристаллы.
Построенные российскими ученые структурные модели показали, что гиперкубан может образовывать и трехмерные кристаллы. Выяснилось, что гиперкубан может принимать формы всех трех типов кубических кристаллических решеток: простой кубической, объемно-центрированной и гранецентрированной.
Решив квантово-механические уравнения, ученые описали поведение их электронов. Первые две формы оказались полупроводниками, а последняя — проводником, рассказывает один из исследователей, профессор Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике НИЯУ МИФИ.
По мнению ученых, у гиперкубана есть перспективы использования в качестве компонента литий-ионных батарей и фотокатализатора.