Uut tüüpi aine võib olla korraga nii tahke kui ka vedel.
Selles ahelas sulanud olekus sulavad ja tahked kihid põimuvad aatomi tasemel. Hiljuti meelitasid teadlased arvutisimulatsioonide abil virtuaalse kaaliumi ahelaga sulanud olekusse, eksponeerides metalli ekstreemse temperatuuri ja rõhu all, teatasid teadlased uues uuringus.
Veelgi enam, see kahene olek püsis isegi katsete tingimuste dramaatiliste muutuste kaudu simulatsioonis. Need tõendid näitasid ka, et ahelaga sulanud olek on stabiilne aine tüüp, mitte ainult üleminek tahke ja vedela vahel.
Need katsed viidi läbi aatomi tasandil virtuaalses keskkonnas, kuid mis tunne võiks olla objekti hoidmine selles omapärases olekus?
"See näeks välja ja tunneks nagu tahke, nii et saate selle kätte, siis on selles vedel osa, mis võib välja lekkida," uurib kaasautor Andreas Hermann, Edinburghi ülikooli füüsikakooli arvutusfüüsika lugeja ja Šotimaa astronoomia, rääkis Live Science.
"Kuid kui vedelik materjalist kaob, sulab osa tahkest osast selle täiendamiseks," ütles Hermann.
Teadlased tõestasid juba ühes varasemas uuringus, et väga reageeriv metall kaalium on pisut imelik. Nad näitasid, et kõrge rõhu all moodustab kaalium kahe erineva, omavahel põimitud võre ebahariliku kristallstruktuuri, "liikudes väga lihtsast aatomi paigutusest millekski väga keeruliseks", ütles Hermann.
Uue uuringu jaoks viisid teadlased läbi simulatsioone, mis lisaks kõrgele rõhule allutasid kaaliumi ka kõrgetele temperatuuridele. Masinõppe kaasamine simulatsioonidesse suurendas oluliselt aatomite arvu - sel juhul 20 000 korraga -, mida uuringu autorid said testida.
Uutes simulatsioonides tegi kaalium midagi väga kummalist, kui asjad kuumenesid. Pärast seda, kui selle aatomid moodustasid omavahel ühendatud võrestruktuuri, olid ühe võre aatomid tugevalt ühendatud, säilitades tahke oleku. Kuid signaal teisest võrest kadus, osutades häiretele aatomites, märkisid uuringu autorid.
Teisisõnu, need aatomid muutusid vedelaks, samal ajal kui nende otsesed aatominaabrid jäid tahkeks, luues oleku, mis pole ei tõeliselt tahke ega vedel, vaid segu mõlemast, "aatomitasemel omavahel ühendatud", ütles Hermann.
Kui kaaliumiproovid saavutasid selle kahese oleku, jäid nad Hermanni sõnul osade vedelate ja osaliselt tahkete ainete hulka ka pärast kuumuse sadu kraade.
Muud uuringud on näidanud, et kaalium pole ainus element, mis arendab intensiivse rõhu all aatomite kahte omavahel põimunud võre, ning need elemendid - "kaaliumi naabrid ja mujal perioodiliste tabelite peal" - võivad samuti olla võimelised sisaldama osaliselt vedelikku ja osaliselt kindlas olekus, ütles Hermann.
Ja masinõppe süsteemi, mille uuringu autorid töötasid välja kaaliumi uurimiseks, võiks kasutada ka koos teiste ainetega, et dekodeerida, kuidas ekstreemsed tingimused neid aatomitasemel mõjutavad.
"See on põhimõtte tõend: arvutuslikult odav tehnika, mis suudab kirjeldada materjale väga erineva rõhu ja temperatuuri korral, kaasa arvatud mõned väga eksootilised seisundid, nagu see, millest me selle kirjutise kirjutasime," ütles Hermann. "See on meie eesmärk liikuda edasi muude materjalide juurde, kus saame vastata erinevatele materjaliteadusega seotud küsimustele."
Tulemused avaldatakse veebis ajakirja Proceedings of the National Academy of Science tulevases numbris.
