Пространство новых материалов: таблица Менделеева не единственный способ организации элементов
По мере того как химики открывали все новые элементы и известных стало настолько много, что помнить характеристики каждого уже было слишком сложно, ученые начали задумываться о возможности расположить их в определенном закономерном порядке, последовательности, которая отражала бы их свойства. В конце XIX века это привело к созданию таблицы Менделеева, который упорядочил элементы, обнаружив периодическое изменение их свойств с ростом атомной массы. В таблице элементы организованы в периоды и объединены в группы с близкими характеристиками: благородные газы, галогены, щелочные металлы и пр. Однако, если изучить вопрос детальнее, можно обнаружить, что это не единственный способ расположения элементов.
У Менделеева соседствуют столь непохожие элементы, как фтор (самый активный неметалл), неон (инертнейший газ) и натрий (один из самых активных металлов). Свойства элементов и их соединений при увеличении атомного номера слишком резко меняются. Если бы элементы удалось расположить так, чтобы минимизировать эти скачки, то соединения из соседних элементов обладали бы похожими свойствами — и, например, все сверхтвердые материалы были бы сгруппированы в одну область «химического пространства».
В середине 1980-х этой проблемой занялся крупный оксфордский физик Дэвид Петтифор. Пытаясь предсказать кристаллическую структуру, которую образует то или иное соединение, он расположил элементы в определенном порядке по координатным осям. Получившаяся сетка напоминала турнирную таблицу, в которую занесены результаты встреч соперничающих команд: бинарным соединениям элементов соответствовали точки на пересечении координат. Однако если в таблице элементы упорядочены «по-менделеевски», по их атомным массам, то кристаллические структуры группируются в пунктир периодически повторяющихся островков. И то же самое происходит со свойствами материалов.
