In einer kürzlich durchgeführten Studie untersuchte ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Nicola Marzari Datenbanken mit Materialinformationen und stieß dabei auf ein bemerkenswertes Muster. Etwa 60 Prozent der elektronischen Strukturen von anorganischen Verbindungen schienen einer sogenannten „Viererregel“ zu folgen – das bedeutet, dass die Grundbausteine dieser Strukturen jeweils aus einem Vielfachen von vier Atomen bestehen. Die Forscher, die an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne tätig sind, veröffentlichten ihre Ergebnisse dazu in der Fachzeitschrift „npj Computational Materials“.
Anorganische Verbindungen, insbesondere in Festkörpern, weisen eine regelmäßige Anordnung der Atome in einem Kristallgitter auf. Die kleinste Einheit, um dieses Gitter zu erzeugen, wird als „primitive Elementarzelle“ bezeichnet. Interessanterweise stellte das Forschungsteam fest, dass die Mehrheit dieser primitiven Elementarzellen aus Vielfachen von vier Atomen besteht. Dieses unerklärliche Muster stieß auf großes Interesse und es wurden verschiedene Hypothesen aufgestellt, um den Ursprung dieser Viererregel zu verstehen.
Die Wissenschaftler schlossen zunächst Fehler in den gesammelten Daten als Ursache für das Muster aus. Anschließend untersuchten sie die Möglichkeit, dass die Viererregel auf Verbindungen mit Silizium als Basis zurückzuführen ist, da Silizium die Fähigkeit hat, vier Atome zu binden. Jedoch ergaben die Untersuchungen keinen eindeutigen Zusammenhang zwischen Silikaten und der Viererregel. Trotz intensiver Bemühungen konnten die Forscher bisher keine chemische oder strukturelle Erklärung für dieses mysteriöse Phänomen finden. Die Entdeckung dieses unerklärlichen Musters in anorganischen Verbindungen wirft somit neue Fragen auf und zeigt die Komplexität der Materie auf atomarer Ebene.