Новий вид речовини може бути одночасно твердим і рідким.
У цьому розплавленому ланцюзі розплавлені та тверді шари переплітаються на атомному рівні. Нещодавно, використовуючи комп’ютерне моделювання, дослідники перетворили віртуальний калій у розплавлений ланцюг, піддаючи метал умовам надзвичайної температури та тиску, вчені повідомили в новому дослідженні.
Більше того, цей подвійний стан зберігався навіть через різкі зміни умов експериментів в рамках моделювання. Ці дані також показали, що розплавлений ланцюг є стабільним типом речовини, а не просто переходом між твердою та рідкою.
Ці експерименти проводилися на атомному рівні у віртуальному середовищі, але що може бути, як утримувати об’єкт у такому своєрідному стані?
"Це виглядало б і виглядало як тверде тіло, тому ви можете забрати його. Тоді в ньому є рідка частина, яка може просочитися", - співавтор дослідження Андреас Герман, читач з обчислювальної фізики в Школі фізики університету Едінбурга та "Астрономія в Шотландії", розповів Live Science.
"Але як тільки рідина втрачається з матеріалу, частина твердої частини розплавиться, щоб поповнити її", - сказав Герман.
У попередньому дослідженні дослідники продемонстрували, що калій - високореактивний метал - трохи дивний. Вони показали, що під високим тиском калій утворює незвичайну кристалічну структуру з двох різних переплетених ґрат, "переходячи від дуже простого атомного розташування до чогось дуже складного", - сказав Герман.
Для нового дослідження вчені провели моделювання, які піддавали підвищенню температури калію на додаток до високого тиску. Включення машинного навчання в симуляції значно збільшило кількість атомів - 20 000 одразу в цьому випадку - що автори дослідження могли перевірити.
У нових симуляціях, коли нагрівалися речі, калій робив щось дуже дивне. Після того, як його атоми утворили замкнуту структуру грат, атоми в одній решітці були міцно з'єднані, підтримуючи твердий стан. Але сигнал з інших решіток зник, вказуючи на розлад в атомах, відзначили автори дослідження.
Іншими словами, ці атоми стали рідкими, тоді як їх безпосередні атомні сусіди залишалися твердими, створюючи стан, який не є ні справді твердим, ні рідким, а сумішшю обох, "взаємопов'язаних на атомному рівні", - сказав Герман.
Як тільки зразки калію досягли цього подвійного стану, вони затримувалися як частково рідкі та частково тверді навіть після того, як тепло було піднято на сотні градусів, за Герман.
Інші дослідження показали, що калій не є єдиним елементом, який розвиває дві переплетені решітки атомів під інтенсивним тиском, і ці елементи - «сусіди калію та в інших місцях періодичної таблиці» - також можуть бути здатними досягти часткової рідини та частково твердому стані, сказав Герман.
А система машинного навчання, розроблена авторами дослідження для дослідження калію, також може використовуватися з іншими речовинами, щоб розшифрувати, як екстремальні умови впливають на них на атомному рівні.
"Це є доказом принципу: обчислювально дешева методика, яка може описувати матеріали в широкому діапазоні тиску та температури, включаючи деякі дуже екзотичні стани, як те, про яке ми писали в цій роботі", - сказав Герман. "Це наша мета - перейти до інших матеріалів, де ми можемо відповісти на різні питання, пов'язані з матеріалами та наукою".
Отримані результати будуть опубліковані в Інтернеті у майбутньому номері журналу Proceedings of the National Academy of Science.
