Kas čia per stebuklinga medžiaga? Ogi puikiai visiems žinomas kalis, kuris vienu metu gali būti ir skystos, ir kietos būsenos.
Tiesiog panaudokite ekstremaliai didelį slėgį, pridėkite ekstremalią temperatūrą ir turime tokį neįprastą rezultatą – kietą kalio metalo gabalą, kuris tuo pačiu yra ir skystas.
„Tai tarsi kempinės, prisigėrusios vandens, laikymas, tik šiuo atveju toji kempinė taip pat turėtų būti pagaminta iš vandens“, – „National Geographic“ teigė Edinburgo universiteto fizikas Andreas’as Hermann’as.
Kalis yra gana paprastas elementas. Kietoje formoje jis turi paprastą pagrindinę kristalinę grotelių struktūrą, tačiau esant ekstremalioms sąlygoms, paprasti metalai pradeda daryti keistus dalykus.
Pavyzdžiui, yra žinoma, kad elektrai laidus metalas natris, esant aukštam slėgiui, tampa nelaidžiu. Litis, esant aukštam slėgiui ir žemai temperatūrai, tampa superlaidininku.
Ankstesni tyrimai su kaliu aukšto slėgio metu parodė, kad jo atomai persiskirsto į visiškai naujus kompleksus. Naudojant šilumą, grandinės pradingsta ir mokslininkai tai pavadino „grandinių lydymosi perėjimu“. Manoma, kad tai atsiranda tuo metu, kai kalio grandinės pereina nuo tvarkingos būsenos į netvarkingą.
Norėdami išsiaiškinti kodėl tai vyksta, mokslininkai naujuose tyrimuose panaudojo galingas kompiuterines simuliacijas ir stebėjo apie 20 000 kalio atomų elgesį, esant ekstremalioms sąlygoms.
Kai slėgis ir temperatūra yra pakankamai aukštai – apie 2-4 gigapaskalių slėgis – kalio atomai persirikiuoja į tarpusavyje susietas grandines ir groteles.
Cheminės sąveikos tarp grotelių atomų yra stiprios, todėl jis išlieka kietos būsenos, kai yra taikoma 400-800 Kelvinų laipsnių temperatūra (127-527 pagal Celsijų). Bet tuo pačiu metu grandinės susilieja į netvarkingą, skystą būseną.
Mokslininkai šią naują būseną pavadino „grandinių lydymosi faze“ ir tiki, kad ji gali egzistuoti įvairiose medžiagose, įskaitant natrį ir bismutą. Manoma, kad tereikia parinkti tinkamas sąlygas, kurios tikriausiai skirsis nuo tų, kuriose taip keistai elgiasi kalis.
„Kalis yra vienas iš pačių paprasčiausių mums žinomų metalų, tačiau jei suspaudžiate jį, jis pradeda formuotis į labai sudėtingas struktūras“, – sakė Hermann’as. „Mes pademonstravome, kad ši neįprasta, bet stabili būsena yra iš dalies kieta, iš dalies skysta. Šios neįprastos būsenos atkūrimas kitose medžiagose gali būti pritaikytas labai įvairiai.“
Plačiau su tyrimo rezultatais galite susipažinti moksliniame žurnale PNAS.
