Ένα νέο είδος ύλης μπορεί να είναι ταυτόχρονα στερεό και υγρό.
Σε αυτή τη λιωμένη κατάσταση της αλυσίδας, τα τετηγμένα και στερεά στρώματα αλληλοεπικαλύπτονται στο ατομικό επίπεδο. Πρόσφατα, χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις ηλεκτρονικών υπολογιστών, οι ερευνητές έκαναν το εικονικό κάλιο σε κατάσταση λειωμένης αλυσίδας, εκθέτοντας το μέταλλο σε συνθήκες ακραίων θερμοκρασιών και πιέσεων, ανέφεραν οι επιστήμονες σε νέα μελέτη.
Επιπλέον, αυτή η διπλή κατάσταση επέμενε ακόμη και με δραματικές αλλαγές στις συνθήκες των πειραμάτων μέσα στην προσομοίωση. Αυτά τα στοιχεία έδειξαν επίσης ότι η κατάσταση τήξης της αλυσίδας είναι ένας σταθερός τύπος ύλης και όχι απλώς μια μετάβαση μεταξύ στερεού και υγρού.
Αυτά τα πειράματα διεξήχθησαν σε ατομικό επίπεδο σε ένα εικονικό περιβάλλον, αλλά τι μπορεί να είναι να κρατάς ένα αντικείμενο σε αυτή την περίεργη κατάσταση;
"Θα φαινόταν και θα αισθανόταν σαν ένα στερεό, έτσι θα μπορούσατε να το πάρετε, τότε υπάρχει ένα υγρό κομμάτι σε αυτό που θα μπορούσε να διαρρεύσει", μελέτησε ο συντάκτης Andreas Hermann, ένας αναγνώστης στην υπολογιστική φυσική με το Πανεπιστήμιο του Σχολείου Φυσικής του Εδιμβούργου και η αστρονομία στη Σκωτία, είπε στη Live Science.
"Αλλά μόλις χάσει το υγρό από το υλικό, κάποιο από τα στερεά μέρη θα λειώσει για να το αναπληρώσει", είπε ο Hermann.
Οι ερευνητές είχαν ήδη αποδείξει σε μια προηγούμενη μελέτη ότι το κάλιο, ένα εξαιρετικά αντιδραστικό μέταλλο, ήταν λίγο περίεργο. Έδειξαν ότι κάτω από υψηλή πίεση, το κάλιο σχηματίζει μια ασυνήθιστη κρυσταλλική δομή δύο διαφορετικών, συνυφασμένων πλεγμάτων, "πηγαίνοντας από μια πολύ απλή ατομική διάταξη σε κάτι πολύ περίπλοκο", είπε ο Hermann.
Για τη νέα μελέτη, οι επιστήμονες διενήργησαν προσομοιώσεις που υποβλήθηκαν σε κάλιο σε υψηλές θερμοκρασίες εκτός από την υψηλή πίεση. Η ενσωμάτωση της μάθησης μηχανών στις προσομοιώσεις αύξησε σημαντικά τον αριθμό των ατόμων - 20.000 ταυτόχρονα στην περίπτωση αυτή - που οι συντάκτες της μελέτης μπορούσαν να δοκιμάσουν.
Στις νέες προσομοιώσεις, όταν τα πράγματα θερμαίνονται, το κάλιο έκανε κάτι πολύ περίεργο. Αφού τα άτομα της σχημάτισαν μια αλληλοσυνδεδεμένη δομή πλέγματος, τα άτομα σε ένα πλέγμα συνδέθηκαν έντονα, διατηρώντας μια στερεή κατάσταση. Αλλά το σήμα από το άλλο πλέγμα εξαφανίστηκε, υποδεικνύοντας διαταραχή στα άτομα, σημειώνουν οι συγγραφείς της μελέτης.
Με άλλα λόγια, αυτά τα άτομα έγιναν υγρά ενώ οι άμεσοι ατομικοί γείτονές τους παρέμειναν στερεά, δημιούργησαν μια κατάσταση που δεν είναι ούτε πραγματικά σταθερή ούτε υγρή, αλλά ένα μίγμα και των δύο "διασυνδεδεμένων στο ατομικό επίπεδο", δήλωσε ο Hermann.
Μόλις τα δείγματα καλίου έφτασαν σε αυτή τη διπλή κατάσταση, παρέμειναν ως μέρος-υγρό και μερικώς στερεά, ακόμη και μετά την εμφάνιση της θερμότητας εκατοντάδες βαθμούς, σύμφωνα με τον Hermann.
Άλλες μελέτες έχουν δείξει ότι το κάλιο δεν είναι το μόνο στοιχείο που αναπτύσσει δύο αλληλένδετα πλέγματα ατόμων υπό έντονη πίεση και αυτά τα στοιχεία - "γείτονες καλίου και αλλού στο περιοδικό τραπέζι" - μπορεί επίσης να είναι ικανά να επιτύχουν ένα μέρος-υγρό και μερικώς στερεά κατάσταση, είπε ο Hermann.
Και το σύστημα εκμάθησης μηχανών που αναπτύσσουν οι συγγραφείς της μελέτης για να εξετάσει το κάλιο θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί με άλλες ουσίες, για να αποκωδικοποιήσει τον τρόπο με τον οποίο οι ακραίες συνθήκες τους επηρεάζουν στο ατομικό επίπεδο.
"Αυτή είναι η απόδειξη της αρχής: μια υπολογιστικά φτηνή τεχνική που μπορεί να περιγράψει υλικά σε ένα ευρύ φάσμα πιέσεων και θερμοκρασιών, συμπεριλαμβανομένων μερικών πολύ εξωτικών καταστάσεων όπως αυτή που γράψαμε για το παρόν", δήλωσε ο Hermann. "Αυτός είναι ο στόχος μας, να προχωρήσουμε σε άλλα υλικά, όπου μπορούμε να απαντήσουμε σε διαφορετικές ερωτήσεις σχετικά με την επιστήμη.
Τα ευρήματα θα δημοσιευθούν ηλεκτρονικά σε ένα προσεχές τεύχος του περιοδικού Proceedings of the National Academies of Science.
