Uuden tyyppinen aine voi olla sekä kiinteää että nestemäistä kerralla.
Tässä ketjusulassa tilassa sula ja kiinteät kerrokset kietoutuvat atomitasolla. Äskettäin, tietokonesimulaatioiden avulla, tutkijat houkuttelivat virtuaalisen kaliumin ketjusulattuneeseen tilaan altistamalla metallin äärimmäisille lämpötiloille ja paineille, tutkijat kertoivat uudessa tutkimuksessa.
Lisäksi tämä kaksoistila jatkui jopa dramaattisten muutosten avulla kokeiden olosuhteissa simulaation sisällä. Nämä todisteet osoittivat myös, että ketjusulattu tila on stabiili ainetyyppi eikä pelkkä siirtymä kiinteän ja nestemäisen välillä.
Nämä kokeet suoritettiin atomitasolla virtuaaliympäristössä, mutta millaista voi olla pitää esine tässä erityisessä tilassa?
"Se näyttää ja tuntuu kiinteältä, joten voit valita sen, niin siinä on nestemäistä osaa, joka voi vuotaa ulos", tutkimuksen tekijä Andreas Hermann, laskennallisen fysiikan lukija Edinburghin yliopiston fysiikan koulussa ja tähtitiede Skotlannissa, kertoi Live Science.
"Mutta kun neste katoaa materiaalista, osa kiinteästä osasta sulaa täydentämään sitä", Hermann sanoi.
Tutkijat olivat jo aiemmassa tutkimuksessa osoittaneet, että kalium, erittäin reaktiivinen metalli, oli hiukan outo. He osoittivat, että korkean paineen alla kalium muodostaa epätavallisen kiderakenteen kahdesta erilaisesta, toisiinsa kietoutuneesta hilasta, "siirtyen hyvin yksinkertaisesta atomijärjestelystä jotain hyvin monimutkaista", Hermann sanoi.
Uutta tutkimusta varten tutkijat suorittivat simulaatioita, joissa altistettiin kaliumille korkeat lämpötilat korkean paineen lisäksi. Koneoppimisen sisällyttäminen simulaatioihin lisäsi huomattavasti atomien lukumäärää - tässä tapauksessa 20 000 kerralla - että tutkimuksen tekijät voivat testata.
Uusissa simulaatioissa asioiden kuumentuessa kalium teki jotain hyvin omituista. Sen jälkeen kun sen atomit muodostivat lukittuneen hilarakenteen, yhden hilan atomit olivat tiiviisti yhteydessä toisiinsa, pitäen yllä kiinteää tilaa. Mutta toisen hilan signaali katosi, mikä osoittaa häiriöitä atomeissa, tutkimuksen kirjoittajat huomauttivat.
Toisin sanoen nämä atomit tulivat nestemäisiksi samalla kun välittömät atominaapurit pysyivät kiinteinä luomalla tila, joka ei ole todella kiinteä eikä nestemäinen, mutta sekoitus molempia, "kytketty toisiinsa atomitasolla", Hermann sanoi.
Kun kaliumnäytteet saavuttivat tämän kaksoistilan, he pysyivät osittain nestemäisinä ja osittain kiinteinä aineina jopa sen jälkeen, kun lämpö oli koettu satoja asteita, Hermannin mukaan.
Muut tutkimukset ovat osoittaneet, että kalium ei ole ainoa alkuaine, joka kehittää kahta toisiinsa sidottua atomien hilaa voimakkaan paineen alaisena, ja nämä elementit - "kaliumin naapurit ja muualla jaksotaulukossa" - saattavat myös kyetä saavuttamaan osa-nestettä ja puolijärjestelmä, Hermann sanoi.
Ja koneoppimisjärjestelmää, jonka tutkimuksen tekijät kehittivät tutkimaan kaliumia, voitaisiin käyttää myös muiden aineiden kanssa, jotta voidaan purkaa kuinka äärimmäiset olosuhteet vaikuttavat niihin atomitasolla.
"Tämä on periaatetodiste: laskennallisesti halpa tekniikka, joka pystyy kuvaamaan materiaaleja monilla paineilla ja lämpötiloilla, mukaan lukien joitain hyvin eksoottisia tiloja, kuten se, josta kirjoitimme tämän tutkielman", Hermann sanoi. "Se on tavoitteemme, siirtyäksemme muihin materiaaleihin, joissa voimme vastata erilaisiin materiaalitieteisiin liittyviin kysymyksiin."
Tulokset julkaistaan verkossa julkaistavassa lehden Proceedings of the National Academy of Science -lehdessä.
