Британские ученые открыли ранее неизвестные материалы, изучив промежуточные фазы их синтеза, которые обычно остаются без внимания. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показало, что временные соединения, возникающие при преобразовании молекул в твердое вещество, могут обладать уникальными и полезными свойствами.
В ходе реакции исследователи нагревали специально разработанные молекулы-прекурсоры, содержащие все необходимые для конечного продукта элементы, и отслеживали происходящие с ними изменения. Такой подход позволил зафиксировать несколько прежде неизвестных состояний вещества. Как правило, материаловеды анализируют только исходные реагенты и конечный продукт, игнорируя переходные этапы.
Среди находок – новая, кинетически стабилизированная форма ванадата висмута (BiVO4), получившая название β-BiVO4. Ванадат висмута активно изучают в сфере чистой энергетики: он поглощает солнечный свет и использует его энергию для расщепления воды с выделением водорода. У обнаруженной модификации β-BiVO4 иное расположение атомов и более широкая запрещенная зона, что меняет его оптические свойства и характер взаимодействия со светом. Это открывает новые возможности для управления материалами в солнечной энергетике, катализе и электронике.
Другое соединение, выявленное в ходе экспериментов, продемонстрировало способность накапливать большие объемы лития. Это свойство может быть востребовано при разработке аккумуляторов нового поколения. Для наблюдения за скрытыми фазами команда ученых использовала комплекс методов, включая твердотельную ЯМР-спектроскопию и рентгеноструктурный анализ.
Результаты показывают, что выбор исходного прекурсора и способ его распада напрямую влияют на то, какие именно соединения образуются в итоге. Этот подход, по мнению авторов, открывает путь к целенаправленному получению материалов со сложной структурой, синтез которых затруднен или невозможен традиционными методами. Изучение переходных состояний может стать источником множества новых полезных соединений.
