在寻找新的超硬化合物时，研究人员对稳定的硼化钼及其晶体结构进行了预测。他们发现，最高的硼化物每个钼原子包含4至5个硼原子。MoB5的估计维氏硬度为37至39 GPa，这使其成为潜在的超硬材料。该研究发表在《The Journal of Physical Chemistry Letters》上。
       此前，由莫斯科物理技术学院（MIPT）的Artem Oganov教授领导的一组研究人员在《Journal of Applied Physics》杂志上发表了一项研究，综合整理了可能具有工业应用潜力的超硬材料清单。该清单是使用进化算法USPEX、维氏硬度（在材料中留下金字塔形压痕所需的压力）和断裂韧性（材料抵抗断裂传递的能力）的新模型制成的，被称为“宝藏图谱”，供作者使用。
       在这份新论文中，来自莫斯科Skoltech大学、莫斯科物理与技术研究所、美国AM普罗霍罗夫RAS通用物理研究所、Pirogov俄罗斯国立医科大学和中国西北工业大学的科学家研究了地图上的硼化钼区域。过渡金属硼化物在技术应用中是传统硬质合金和超硬材料的潜在替代品。与广泛使用的金刚石和立方氮化硼不同，过渡金属硼化物的合成不需要高压，因此生产成本较低。

超硬材料图谱

       由于电子相互排斥，金属原子的高价电子密度可抵抗压缩，而共价硼-硼和硼-金属键可抵抗弹性和塑性变形。
       “通常将模拟的X射线衍射（XRD）图与实验的图进行比较，以确定预测的结构是否与实验结构兼容。但是，考虑到过渡金属硼化物，例如硼化钼，XRD图只能显示来自较重原子的信号，而较轻的硼原子的位置基本上是不可见的，这就是为什么仅基于实验数据的晶体结构模型通常不现实且不稳定的原因，因此，确定晶体结构的全面方法需要最先进的理论计算方法。”Skoltech和MIPT的资深研究员Alexander Kvashnin说道。
       发现五硼化钼MoB5是稳定的最高硼化物，但是，模拟的X射线衍射图案与实验数据接近但不完全相同。预测的五硼化物具有一些在实验中未观察到的弱峰。这暗示了实验样品中较高的对称性。这种新化合物的关键结构元素是在石墨烯样层中的硼原子、钼层和硼原子的三角形排列。硼和钼原子交替排列，一些Mo原子被均匀分布在整个晶体体积中的B3三角形取代。
       “我们提出了一个假设，即最高硼化物的结构是无序的，并且硼三角形在统计学上取代了钼原子。为了证明这一点，我们开发了一种晶格模型，使我们能够定义控制硼单元应如何定位于其上的规则。"论文的第一作者，Skoltech和AM Prokhorov通用物理研究所研究员Dmitry Rybkovskiy说。

MoB5-x晶体中的原子排列

       通过对钼原子和硼三角的位置进行蛮力搜索，对不同的变体进行采样，发现了与稳定性有关的模式。稳定相每一个金属原子中含有4～5个硼原子，MoB4.7是这类化合物中最稳定的，并且与实验的X射线衍射图样匹配度最好。
       "这项研究是理论和实验之间相互作用的一个有趣的例子。理论预测了一种表现出奇特特性和新结构的化合物，但实验表明，实际材料更加复杂，其结构部分无序。我们根据这些发现所制定的理论，使我们能够重现所有的实验观察结果，了解这种材料的确切成分和结构，以及它的详细特性。特别是，计算出的硬度接近于超硬材料的范围。"Skoltech和MIPT的教授、研究团队的负责人Artem Oganov说。
       超硬材料具有广泛的工业应用，如机床制造、珠宝或采矿等。它们被用于切削、抛光、研磨、钻孔，因此寻找新的超硬化合物是一项重要任务。
       论文标题为《Structure, Stability, and Mechanical Properties of Boron-Rich Mo–B Phases: A Computational Study》