Grundstoffer kan være faste og flydende på samme tid, undersøgelse afslører

Forskere har opdaget en ny tilstand af fysisk stof, hvor atomer kan eksistere som både faste og flydende samtidigt.

Indtil nu, atomerne i fysisk materiale blev forstået at eksistere typisk i en af ​​tre tilstande - fast, væske eller gas. Forskere har fundet, imidlertid, at nogle elementer kan, når de udsættes for ekstreme forhold, påtage sig egenskaberne af både fast og flydende tilstand.

Påføring af høje tryk og temperaturer på kalium - et simpelt metal - skaber en tilstand, hvor de fleste af grundstoffets atomer danner en fast gitterstruktur, resultaterne viser. Imidlertid, strukturen indeholder også et andet sæt kaliumatomer, der er i et flydende arrangement.

Under de rette forhold, over et halvt dusin grundstoffer - inklusive natrium og vismut - menes at være i stand til at eksistere i den nyopdagede tilstand, siger forskere.

Indtil nu, det var uklart, om de usædvanlige strukturer repræsenterede en bestemt tilstand af stof, eller eksisterede som overgangsstadier mellem to adskilte tilstande.

Et hold ledet af videnskabsmænd fra University of Edinburgh brugte kraftfulde computersimuleringer til at studere eksistensen af ​​staten - kendt som den kædesmeltede tilstand. Simulerer hvordan op til 20, 000 kaliumatomer opfører sig under ekstreme forhold viste, at de dannede strukturer repræsenterer det nye, stabil tilstand af stof.

Påføring af tryk på atomerne fører til dannelsen af ​​to indbyrdes forbundne faste gitterstrukturer, siger holdet. Kemiske vekselvirkninger mellem atomer i et gitter er stærke, hvilket betyder, at de forbliver i en fast form, når strukturen opvarmes, mens de andre atomer smelter til en flydende tilstand.

Studiet, offentliggjort i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences , blev støttet af European Research Council og Engineering and Physical Sciences Research Council. Arbejdet blev udført i samarbejde med forskere fra Xi'an Jiantong Universitet i Kina.

Dr. Andreas Hermann, fra University of Edinburghs School of Physics and Astronomy, hvem ledede undersøgelsen, sagde:"Kalium er et af de enkleste metaller, vi kender, men hvis du klemmer den, det danner meget komplicerede strukturer. Vi har vist, at denne usædvanlige, men stabile tilstand er dels fast og dels flydende. At genskabe denne usædvanlige tilstand i andre materialer kan have alle mulige anvendelsesmuligheder."