Massivt metal har strukturel hukommelse af sin flydende tilstand

Nyt arbejde fra et team, herunder Carnegies Guoyin Shen og Yoshio Kono, brugte højt tryk og temperatur til at afsløre en slags "strukturel hukommelse" i prøver af metalvismen, en opdagelse med et stort elektroteknisk potentiale.

Bismut er et historisk interessant element for forskere, da der blev gjort en række vigtige opdagelser i metalfysikkens verden, mens de studerede den, herunder vigtige observationer om virkningen af ​​magnetfelter på elektrisk ledningsevne.

Bismut har en række faser. En kemisk fase er en karakteristisk konfiguration af molekylerne, der udgør et stof. Vand, der fryser til is eller koger i damp, er eksempler på, hvordan ændringer i ydre forhold kan forårsage en overgang fra en fase til en anden. Men for fysikere og materialeforskere, anvendelse af ekstreme tryk og temperaturer kan medføre en lang række andre faser. For eksempel, under stigende tryk- og temperaturforhold gennemgår bismut en række faseovergange, herunder otte forskellige typer faste faser observeret hidtil.

I tidligere undersøgelser af vismut, trykinducerede strukturændringer blev ikke bevaret, når trykket blev reduceret. Imidlertid, forskergruppen - som omfattede hovedforfatter Yu Shu og kolleger Dongli Yu, Wentao Hu, Bo Xu, Julong Han, og Zhongyuan Liu fra Yanshan University, og Yanbin Wang fra University of Chicago - brugte en vej til successive tryk- og temperaturforhold til at skabe en form for vismut, der har en "strukturel hukommelse" fra en tidligere fase.

Når vismut bringes til en flydende tilstand under mellem 14, 000 og 24, 000 gange normalt atmosfærisk tryk (1,4 til 2,4 gigapascal) og ved omkring 1, 800 grader Fahrenheit (1, 250 kelvin), og afkøles derefter langsomt tilbage til en fast tilstand, det faste stof "husker" nogle af strukturelle motiver fra sin flydende forgænger.

"Højtryksvæsken bliver mere strukturelt uorden, når varmen påføres, tager den, vi kalder en 'dyb flydende' tilstand, visse strukturelle egenskaber forbliver, selv når vismuten afkøles til fast, "Forklarede Shen." Det er første gang, at en sådan effekt er set i et elementært metal. "

Fascinerende, denne "hukommelse" er korreleret med et skift fra at blive frastødt af et magnetfelt til at blive tiltrukket af et magnetfelt. Teamet mener, at det vil være muligt at fremkalde et lignende skift i fysiske egenskaber i andre, lignende, elementer, herunder cerium, antimon, plutonium, og andre.