Nový druh hmoty může být pevný i kapalný najednou.
V tomto stavu roztaveném řetězci se roztavená a pevná vrstva proplétají na atomové úrovni. Vědci nedávno pomocí počítačové simulace přivedli virtuální draslík do stavu roztaveného řetězce vystavením kovu podmínkám extrémní teploty a tlaku, uvedli vědci v nové studii.
Tento duální stav navíc přetrvával i prostřednictvím dramatických změn podmínek experimentů v rámci simulace. Tento důkaz také ukázal, že stav roztaveného řetězce je stabilním typem hmoty a ne pouze přechodem mezi pevnou látkou a kapalinou.
Tyto experimenty byly prováděny na atomové úrovni ve virtuálním prostředí, ale jaké by to mohlo být, držet objekt v tomto zvláštním stavu?
„Vypadalo by to a bylo by to jako pevná látka, takže bys ji mohl vyzvednout, pak by v ní mohla být tekutá část, která by mohla vytéct,“ studovala spoluautor Andreas Hermann, čtenář výpočetní fyziky na Fyzikální fakultě University of Edinburgh a astronomie ve Skotsku, řekl Live Science.
„Ale jakmile se tekutina z materiálu ztratí, část pevné části by se roztavila, aby ji doplnila,“ řekl Hermann.
Vědci již v předchozí studii prokázali, že draslík, vysoce reaktivní kov, je trochu divný. Ukázali, že draslík vytváří pod vysokým tlakem neobvyklou krystalovou strukturu dvou různých protkaných pletiv, „přecházejících od velmi jednoduchého atomového uspořádání k něčemu velmi komplikovanému,“ řekl Hermann.
Pro novou studii vědci prováděli simulace, které kromě vysokého tlaku vystavovaly draslík vysokým teplotám. Začlenění strojového učení do simulací výrazně zvýšilo počet atomů - v tomto případě 20 000 najednou -, které autoři studie mohli testovat.
V nových simulacích, když se věci zahřívaly, draslík udělal něco velmi zvláštního. Poté, co jeho atomy vytvořily vzájemně propojenou mřížovou strukturu, byly atomy v jedné mřížce pevně spojeny a udržovaly pevný stav. Ale signál z ostatních mříží zmizel, což naznačuje poruchu v atomech, poznamenali autoři studie.
Jinými slovy, tyto atomy se staly kapalnými, zatímco jejich bezprostřední atomoví sousedé zůstali pevní, čímž vytvořili stav, který není ani skutečně pevný ani kapalný, ale směs obou, „vzájemně propojených na atomové úrovni,“ řekl Hermann.
Jakmile vzorky draslíku dosáhly tohoto dvojího stavu, setrvaly jako částečně kapalina a částečně pevná látka i poté, co bylo teplo stočeno o stovky stupňů, podle Hermanna.
Jiné studie ukázaly, že draslík není jediným prvkem, který vyvíjí dvě vzájemně propojené mřížky atomů pod intenzivním tlakem, a tyto prvky - „sousedé draslíku a jinde v periodické tabulce“ - mohou být také schopny dosáhnout částečné kapaliny a částečný stav, řekla Hermann.
A systém strojového učení, který autoři studie vyvinuli pro zkoumání draslíku, mohl být také použit s jinými látkami, aby dekódoval, jak extrémní podmínky na ně působí na atomové úrovni.
"To je důkaz principu: výpočetně levná technika, která dokáže popsat materiály napříč širokým rozsahem tlaků a teplot, včetně některých velmi exotických stavů, jako je ten, o kterém jsme psali tento článek," řekl Hermann. "To je náš cíl, přejít na jiné materiály, kde můžeme odpovědět na různé otázky spojené s vědou o materiálech."
Zjištění budou zveřejněna online v nadcházejícím čísle časopisu Sborník národních akademií věd.
