Ophobning af pres løser vedvarende mysterium om metalsminke

Forskere har løst et årtier gammelt puslespil om et meget brugt metal, takket være ekstreme trykeksperimenter og kraftfuld supercomputing.

Deres opdagelse afslører vigtige grundlæggende aspekter af grundstoffet lithium, det letteste og enkleste metal i det periodiske system. Materialet er almindeligt anvendt i batterier til telefoner og computere.

Et mysterium om, hvordan metallets atomer er arrangeret - hvilket påvirker egenskaber som dets styrke, formbarhed og ledningsevne - er blevet løst ved deres forskning.

Et internationalt hold forsøgte at forstå lithiums struktur bedre ved at studere det ved kolde temperaturer. I denne lavenergitilstand, materialernes grundlæggende egenskaber kan observeres nøjagtigt.

Indtil nu, det var svært for videnskabsmænd at forklare tidligere eksperimentelle resultater, der indikerer, at lithium havde en kompleks struktur. For at forstå teorien ordentligt krævede exceptionelt nøjagtige beregninger ved hjælp af avanceret kvantemekanik.

Deres seneste beregninger, ved hjælp af ARCHER-supercomputeren ved University of Edinburgh, fandt ud af, at lithiums struktur ikke er kompleks eller uordnet, som tidligere resultater havde antydet. I stedet, dets atomer er enkelt arrangeret, som appelsiner i en æske.

Forskere antyder, at i tidligere eksperimenter, hurtig afkøling førte til vildledende resultater. For at undgå disse problemer, de nåede lave temperaturforhold ved at placere prøver af lithium under ekstremt tryk - op til 4, 500 gange Jordens atmosfære - ved at klemme den mellem et par diamanter. Derefter afkølede de og tog trykket af prøven, før de undersøgte den ved hjælp af en synchotron-enhed, som bruger røntgenstråler til at se atomer.

Studiet, fra universiteterne i Edinburgh og Utah, blev udgivet i Videnskab .

Dr. Miguel Martinez-Canales, fra University of Edinburghs School of Physics and Astronomy, sagde "Vores beregninger havde brug for en nøjagtighed på én ud af 10 mio. og ville have taget over 40 år på en normal computer."

Professor Graeme Ackland, fra University of Edinburghs School of Physics and Astronomy, sagde:"Vi var i stand til at danne et sandt billede af koldt lithium ved at lave det ved hjælp af høje tryk. I stedet for at danne en kompleks struktur, den har det enkleste arrangement, der kan være i naturen."