Международная группа учёных под руководством профессора Сколтеха и заведующего Лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ Артёма Оганова доказала, что карбида технеция не существует – за него ошибочно принимался чистый технеций, сообщает пресс-служба МФТИ. Это открытие важно с точки зрения химии карбидов переходных металлов, веществ, перспективных во многих отношениях. Исследование опубликовано в журнале RSC Advances.

Технеций — радиоактивный переходный металл, является первым синтезированным химическим элементом. Он не существует в природе и был получен в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (США) и химически идентифицирован в Палермо (Италия) в 1937 году. В атомах переходных металлов образующие химические связи электроны находятся в определенном положении: на d-орбиталях. Соединения переходных металлов с углеродом, карбиды, обычно представляют собой жаропрочные твердые вещества, причём соотношение углерода и металла в них может варьироваться: есть, к примеру, карбид хрома CrC2, есть карбид хрома Cr23C6. Возможность синтезировать карбиды является важным вопросом, ответ на который интересен как химикам-теоретикам, так и практикам. Машиностроителей интересует, смогут ли они получить прочные и жаростойкие покрытия для режущих инструментов, а технологов карбиды переходных металлов привлекают своей способностью выступать в роли химического катализатора, подобного дорогим платиновым металлам.

Но в науке не существует универсального и простого способа предсказать существование тех или иных химических соединений. Поэтому существование карбида технеция было всегда под вопросом: одни исследователи утверждали, что смогли его синтезировать, другие сомневались в корректности опубликованных данных.

Группа учёных во главе с Артемом Огановым (профессор Сколтеха и Университета Штата Нью Йорк, заведующий лабораторией в МФТИ, профессор Российской Академии Наук) смоделировала целый ряд карбидов переходных металлов и убедительно показала, что карбид технеция получить невозможно.

Для оценки устойчивости соединений с высоким содержании углерода авторы статьи рассчитали энергию образования монокарбида. Некоторые значения были отрицательными: это означало, что формирование таких монокарбидов оказалось энергетически выгодно, они должны быть устойчивы в случае их синтеза на практике. В числе металлов, которые можно успешно соединить с углеродом, находятся титан, ванадий, цирконий, ниобий, гафний и тантал, отмечается в сообщении.

У железа, хрома, магния и технеция энергия образования FeC, CrC, MnC и TcC оказалась положительна: следовательно, эти монокарбиды неустойчивы. Также ученые доказали, что получению монокарбида технеция мешают фундаментальные законы природы: энергия внедрения углерода тоже больше нуля, поэтому наличие его в решетке энергетически невыгодно, так как синтезировать можно лишь карбиды технеция с низким содержания углерода.

Ученые также нашли ответ на вопрос, какое вещество принимали за монокарбид технеция. Исследователи смоделировали процесс рассеяния рентгеновских лучей на чистом технеции и увидели картину, очень похожую на рентгенограмму, которая описывала предполагаемый монокарбид технеция. Как полагают ученые, предыдущая группа исследователей приняла за след карбида технеция след чистого технеция.