Материя, находящаяся в неизвестном ранее состоянии, может быть твердой и жидкой одновременно
В окружающем нас мире материя может находиться в самых различных состояниях. Большинству из людей известны лишь три основных состояния материи — твердое тело, жидкость и газ. Но недавно ученые обнаружили, что при определенных условиях материя может находиться в экзотическом состоянии, в котором она является твердой и жидкой одновременно. В качестве экстремальных условий в экспериментах ученые использовали чрезвычайно высокие давление и температуру, а в качестве образца материи, которая перешла в «двойственное» состояние, выступал кусочек металлического калия.
«Материя в этом состоянии походит на губку, полости которой заполнены водой. Кроме этого, тело самой губки также состоит из воды, находящейся в другом агрегатном состоянии» — пишет Андреас Герман (Andreas Hermann), ученый-физик из Эдинбургского университета.
«Материя в этом состоянии походит на губку, полости которой заполнены водой. Кроме этого, тело самой губки также состоит из воды, находящейся в другом агрегатном состоянии» — пишет Андреас Герман (Andreas Hermann), ученый-физик из Эдинбургского университета.
Калий является довольно простым элементом, он имеет четкую базовую кристаллическую структуру, когда этот материал находится в твердой форме. Но когда этот материал попадает под воздействие чрезвычайных условий, с ним происходят достаточно странные превращения. В условиях высокого давления атомы калия реорганизуются и структура кристаллической решетки усложняется. Ячейка решетки приобретает квадратную форму, с четырьмя атомами калия по углам и одним по центру квадрата. Четыре атома, находящиеся в углах, связаны друг с другом при помощи четырех связей.
Когда температура калия, уже находящегося под воздействием высокого давления, начинает подниматься и доходит до некоторого значения, связи, удерживающие кристаллическую решетку, исчезают. Но атомы калия, по-прежнему, продолжают «держать строй», прежде чем кануть в пучину хаоса жидкого состояния. Пытаясь выяснить, почему все это происходит, ученые использовали сложнейшие модели, описывающие поведение 20 тысяч атомов калия при чрезвычайных условиях.
Когда температура калия, уже находящегося под воздействием высокого давления, начинает подниматься и доходит до некоторого значения, связи, удерживающие кристаллическую решетку, исчезают. Но атомы калия, по-прежнему, продолжают «держать строй», прежде чем кануть в пучину хаоса жидкого состояния. Пытаясь выяснить, почему все это происходит, ученые использовали сложнейшие модели, описывающие поведение 20 тысяч атомов калия при чрезвычайных условиях.
Когда давление достигло значения от 2 до 4 Гигапаскалей, атомы калия сформировали кристаллическую решетку, тип которой был описан чуть выше. Химические связи между атомами, при этом, достаточно сильны и материал продолжает оставаться твердым телом до повышения температуры до 800 Кельвинов. Но потом химические связи начинают «таять» и материал постепенно переходит в хаотическое жидкое состояние, проходя через промежуточное твердо-жидкое состояние.
Дальнейшие расчеты показали, что в таком твердо-жидком состоянии могут существовать и другие материалы, такие, как натрий и висмут. А в ближайшем времени ученые постараются определить основные физические и химические свойства материала, находящегося в новом состоянии, которые могут оказаться очень полезными для реализации новых технологий из области прикладной химии, физики и т.п.
Источник: dailytechinfo.org
Комментариев нет:
Отправить комментарий