Un nou tip de materie poate fi solid și lichid simultan.
În această stare topită în lanț, straturile topite și solide se împletesc la nivel atomic. Recent, folosind simulări computerizate, cercetătorii au coaxat virtual potasiul într-o stare topită în lanț, expunând metalul la condiții de temperatură și presiune extreme, au informat oamenii de știință într-un nou studiu.
Mai mult decât atât, această stare duală a persistat chiar și prin schimbări dramatice în condițiile experimentelor din cadrul simulării. Această dovadă a arătat, de asemenea, că starea topită în lanț este un tip stabil de materie și nu doar o tranziție între solid și lichid.
Aceste experimente au fost efectuate la nivel atomic într-un mediu virtual, dar cum ar putea fi să ții un obiect în această stare particulară?
„S-ar părea și ar părea ca un solid, așa că ai putea să-l ridici, atunci există o parte lichidă în ea care ar putea scurge”, a studiat co-autorul Andreas Hermann, cititor în fizică de calcul la Școala de fizică a Universității din Edinburgh și Astronomie în Scoția, a spus Live Science.
"Dar odată ce lichidul se va pierde din material, o parte din partea solidă s-ar topi pentru a-l reumple", a spus Hermann.
Cercetătorii au demonstrat deja într-un studiu anterior că potasiul, un metal extrem de reactiv, era puțin ciudat. Aceștia au arătat că, sub presiune ridicată, potasiul formează o structură neobișnuită de cristal din două zăbrele diferite, întrețesute, „trecând de la un aranjament atomic foarte simplu la ceva foarte complicat”, a spus Hermann.
Pentru noul studiu, oamenii de știință au efectuat simulări care au supus potasiul la temperaturi ridicate, pe lângă presiune ridicată. Încorporarea învățării automate în simulări a crescut foarte mult numărul de atomi - 20.000 deodată în acest caz - pe care autorii studiului i-ar putea testa.
În noile simulări, când lucrurile s-au încălzit, potasiul a făcut ceva foarte ciudat. După ce atomii săi au format o structură de zăpadă interblocată, atomii dintr-un singur strat au fost conectați puternic, menținând o stare solidă. Dar semnalul de la celălalt strat s-a stins, ceea ce indică tulburarea în atomi, au remarcat autorii studiului.
Cu alte cuvinte, acești atomi au devenit lichizi în timp ce vecinii lor atomici imediați au rămas solizi, creând o stare care nu este nici cu adevărat solidă, nici lichidă, ci un amestec al ambelor, „interconectate la nivel atomic”, a spus Hermann.
Odată ce probele de potasiu au atins această dublă stare, acestea au persistat ca lichid parțial și parțial, chiar și după ce căldura a fost transformată la sute de grade, potrivit lui Hermann.
Alte studii au arătat că potasiul nu este singurul element care dezvoltă două zăbrele întrețesute de atomi sub presiune intensă, iar aceste elemente - „vecini de potasiu și în alte părți de pe masa periodică” - pot fi de asemenea capabili să obțină un lichid parțial și parțial solid, a spus Hermann.
Și sistemul de învățare automată pe care autorii studiului l-au dezvoltat pentru a examina potasiul ar putea fi folosit și cu alte substanțe, pentru a decoda modul în care condițiile extreme le afectează la nivel atomic.
„Aceasta este dovada principiului: o tehnică ieftin din punct de vedere al calculului care poate descrie materialele într-o gamă largă de presiuni și temperaturi, inclusiv unele stări foarte exotice precum cea despre care am scris această lucrare”, a spus Hermann. "Acesta este scopul nostru, de a trece la alte materiale, unde putem răspunde diferitelor întrebări legate de știința materialelor."
Rezultatele vor fi publicate online într-un număr viitor al revistei Proceedings of the National Academies of Science.
