Vlad Krasen
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Un nuevo tipo de materia puede ser sólido y líquido a la vez..
En este estado de cadena fundida, las capas sólidas y fundidas se entrelazan a nivel atómico. Recientemente, utilizando simulaciones por computadora, los investigadores lograron que el potasio virtual pasara a un estado de fusión en cadena al exponer el metal a condiciones de temperatura y presión extremas, informaron los científicos en un nuevo estudio..
Además, este estado dual persistió incluso a través de cambios dramáticos en las condiciones de los experimentos dentro de la simulación. Esta evidencia también mostró que el estado de cadena fundida es un tipo de materia estable y no simplemente una transición entre sólido y líquido. [Los 18 mayores misterios sin resolver de la física]
Estos experimentos se llevaron a cabo a nivel atómico en un entorno virtual, pero ¿cómo sería mantener un objeto en este estado peculiar??
"Se vería y se sentiría como un sólido, por lo que podría recogerlo, luego hay una parte líquida en él que podría filtrarse", dijo el coautor del estudio Andreas Hermann, lector de física computacional de la Facultad de Física de la Universidad de Edimburgo. y la astronomía en Escocia, contada .
"Pero una vez que el líquido se pierde del material, parte de la parte sólida se derrite para reponerlo", dijo Hermann..
Los investigadores ya habían demostrado en un estudio anterior que el potasio, un metal altamente reactivo, era un poco extraño. Demostraron que bajo alta presión, el potasio forma una estructura cristalina inusual de dos redes diferentes entrelazadas, "pasando de una disposición atómica muy simple a algo muy complicado", dijo Hermann..
Para el nuevo estudio, los científicos realizaron simulaciones que sometieron al potasio a altas temperaturas además de alta presión. La incorporación del aprendizaje automático en las simulaciones aumentó en gran medida la cantidad de átomos (20.000 a la vez en este caso) que los autores del estudio pudieron probar..
En las nuevas simulaciones, cuando las cosas se calentaron, el potasio hizo algo muy extraño. Después de que sus átomos formaron una estructura de red entrelazada, los átomos de una red se conectaron fuertemente, manteniendo un estado sólido. Pero la señal de la otra red desapareció, lo que indica un desorden en los átomos, anotaron los autores del estudio..
En otras palabras, estos átomos se volvieron líquidos mientras que sus vecinos atómicos inmediatos permanecieron sólidos, creando un estado que no es verdaderamente sólido ni líquido, sino una mezcla de ambos, "interconectados a nivel atómico", dijo Hermann..
Una vez que las muestras de potasio alcanzaron este estado dual, permanecieron como en parte líquidas y en parte sólidas incluso después de que el calor subiera cientos de grados, según Hermann..
Otros estudios han demostrado que el potasio no es el único elemento que desarrolla dos redes entrelazadas de átomos bajo presión intensa, y estos elementos - "vecinos del potasio y en otras partes de la tabla periódica" - también pueden ser capaces de alcanzar una parte líquida y estado parcialmente sólido, dijo Hermann.
Y el sistema de aprendizaje automático que desarrollaron los autores del estudio para examinar el potasio también podría usarse con otras sustancias, para decodificar cómo las condiciones extremas las afectan a nivel atómico..
"Esta es la prueba del principio: una técnica computacionalmente barata que puede describir materiales en una amplia gama de presiones y temperaturas, incluidos algunos estados muy exóticos como el que escribimos en este artículo", dijo Hermann. "Ese es nuestro objetivo, pasar a otros materiales donde podamos responder diferentes preguntas relacionadas con la ciencia de los materiales".
Los hallazgos se publicarán en línea en un próximo número de la revista Proceedings of the National Academies of Science..
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Publicado originalmente el .