حالت جدید مواد کشف شد!

به گزارش جی پلاس، مواد اشکال مختلفی به خود می‌گیرند اما بیشتر افراد سه حالت جامد، مایع و گاز را برای مواد می‌شناسند. اکنون برای نخستین بار دانشمندان متوجه شده‌اند ماده می‌تواند همزمان در دو حالت وجود داشته باشد.

فلز پتاسیم به طور خاص می‌تواند همزمان به حالت جامد و مایع وجود داشته باشد. برای این منظور ماده مذکور باید تحت فشار و دمای زیاد قرار گیرد. در این صورت پتاسیم به دو شکل جامد و مذاب وجود خواهد داشت.

پتاسیم یک مثال بسیار ساده است. این ماده در حال جامد ساختاری کریستالی و شبکه مانند دارد. اما هنگامی‌که در معرض فشار زیاد قرار گیرد، اتفاق عجیبی می‌افتد.

آزمایش‌های پیشین روی پتاسیم تحت فشار بالا نشان داد اتم‌های آن به شیوه‌ای پیچیده ساختار بندی شده‌اند. ۵ اتم به شکل یک مربع قرار دارند که ۴ اتم در گوشه‌ها و یک اتم در وسط این ساختار قرار دارد که با زنجیره‌هایی شکل آن را حفظ می‌کند. هنگامی‌که این ماده در معرض گرما قرار گیرد، زنجیره میان اتم‌ها از بین می‌رود. در این وضعیت زنجیره‌های پتاسیم از وضعیت ساختار یافته به حالت غیر منظم تغییر می‌کنند.

دانشمندان برای درک این وضعیت از شبیه سازی های رایانشی استفاده کردند تا رفتار ۲ هزار اتم پتاسیم در شرایط شدید را بررسی کنند. در این شبیه سازی ها هنگامی‌که فشار و دما به حد کافی افزایش یافت (حدود ۲تا۴ گیگا پاسکال)، اتم‌های پتاسیم خود را به شکل زنجیره‌های بهم پیوسته و شبکه ساختار یافته نشان دادند.

در این وضعیت واکنش‌های شیمیایی میان اتم‌های شبکه قدرتمند بود، بنابراین در دمای بین ۴۰۰ تا ۸۰۰ کلوین آنها در حالت جامد ساختار یافته باقی می‌مانند. اما در این میان زنجیره میان اتم‌ها ذوب می‌شود و به وضعیت مایع تغییر می‌کند.

محققان این وضعیت جدید را «فاز زنجیره ذوب شده» نامگذاری کرده‌اند و معتقدند در مواد مختلفی از جمله سدیم وبیسموت نیز به وجود می‌آید.

هرمن در این باره می‌گوید: پتاسیم یکی از ساده‌ترین فلزاتی است که می‌شناسیم. با این وجود در صورت فشار، ساختارهای پیچیده‌ای به خود می‌گیرد.

این تحقیق در نشریهPNAS منتشر شده است.