Egy új típusú anyag egyszerre lehet mind szilárd, mind folyékony.
Ebben a lánchoz olvadt állapotban az olvadt és a szilárd rétegek atomszinten összefonódnak. A közelmúltban számítógépes szimulációk segítségével a kutatók a virtuális káliumot láncolvasztott állapotba koaxiálissá tették azzal, hogy a fém szélsőséges hőmérsékleti és nyomásnak vannak kitéve. A tudósok egy új tanulmányban számoltak be.
Sőt, ez a kettős állapot a kísérletek körülményeinek a szimuláción belüli drámai változásain keresztül is fennmaradt. Ez a bizonyíték azt is kimutatta, hogy a láncolvadt állapot stabil anyagtípus, és nem pusztán a szilárd és folyékony közötti átmenet.
Ezeket a kísérleteket atomi szinten hajtották végre virtuális környezetben, de milyen érzés lehet egy tárgyat ebben a sajátos állapotban tartani?
"Úgy néz ki és érzi magát, mint egy szilárd anyag, így felveheti, akkor van benne egy folyékony rész, amely kiszivároghat.", A tanulmány társszerzője, Andreas Hermann, a számítási fizika olvasója az Edinburgh-i Egyetem Fizikai Iskoláján. és a csillagászat Skóciában, mondta a Live Science.
"De ha a folyadék elveszik az anyagból, a szilárd rész egy része megolvad, hogy feltöltse azt" - mondta Hermann.
A kutatók egy korábbi vizsgálatban már kimutatták, hogy a kálium, amely egy nagyon reaktív fém, kissé furcsa. Megmutatták, hogy nagy nyomás alatt a kálium szokatlan kristályszerkezetet képez két különböző, egymásba fonódó rácsból, "egy nagyon egyszerű atomi elrendezéstől valami nagyon bonyolult" -ig.
Az új tanulmányhoz a tudósok szimulációkat végeztek, amelyek során a káliumot a magas nyomás mellett magas hőmérsékleteknek is kitettek. A gépi tanulásnak a szimulációkba való beépítése jelentősen megnövelte az atomszámot - ebben az esetben egyszerre 20 000-et -, amelyet a tanulmány szerzői tesztelni tudtak.
Az új szimulációkban, amikor a dolgok felmelegedtek, a kálium nagyon furcsa dolgot tett. Miután atomjai összekapcsolt rácsszerkezetet alkottak, az egyik rács atomjai erősen össze vannak kötve, megtartva szilárd állapotát. A másik rács jele azonban eltűnt, jelezve az atomok rendellenességét - jegyezte meg a tanulmány szerzői.
Más szavakkal: ezek az atomok folyékonnyá váltak, miközben közvetlen atomszomszédaik szilárdak maradtak, és olyan állapotot hoztak létre, amely nem valóban szilárd, sem folyékony, hanem mindkettő keveréke, "atomszinten összekapcsolva".
Amint a káliumminták elérték ezt a kettős állapotot, részben folyékonyak és részben szilárd anyagok maradtak, Hermann szerint még a hő több száz fokos felmelegedése után is.
Más tanulmányok kimutatták, hogy a kálium nem az egyetlen elem, amely intenzív nyomás alatt fejti ki az atomok két összefonódó rácsát, és ezek az elemek - „a kálium szomszédai és a periódusos rendszer más részei” - képesek lehetnek folyadék és félszilárd állapotú - mondta Hermann.
A gépi tanulási rendszert, amelyet a tanulmány szerzők a kálium vizsgálatára fejlesztettek ki, más anyagokkal is felhasználhatjuk annak dekódolására, hogy a szélsőséges körülmények miként érintik őket atomi szinten.
"Ez az elv bizonyítéka: számítástechnikai szempontból olcsó technika, amely sokféle nyomáson és hőmérsékleten képes leírni az anyagokat, ideértve néhány nagyon egzotikus állapotot, mint amilyen a cikkről írtunk" - mondta Hermann. "Ez a célunk, hogy továbblépjünk más anyagokra, ahol megválaszolhatjuk a különféle anyagtudományokkal kapcsolatos kérdéseket."
Az eredményeket online közzéteszik a Proceedings of the National Academy of Science folyóirat következő kiadásában.
