Nový druh látky môže byť pevný aj kvapalný naraz.
V tomto stave roztavenom reťazci sa roztavená a tuhá vrstva prepletie na atómovej úrovni. Vedci nedávno pomocou počítačových simulácií priviedli virtuálny draslík do stavu roztavenia reťazca vystavením kovu podmienkam extrémnej teploty a tlaku, uviedli vedci v novej štúdii.
Tento duálny stav navyše pretrvával aj prostredníctvom dramatických zmien podmienok experimentov v rámci simulácie. Tento dôkaz tiež ukázal, že stav roztaveného reťazca je stabilný typ látky a nie iba prechod medzi pevnou látkou a kvapalinou.
Tieto experimenty sa vykonávali na atómovej úrovni vo virtuálnom prostredí, ale aké by to mohlo byť držať objekt v tomto zvláštnom stave?
„Vyzeralo by to a bolo by to ako solídne, takže by ste ho mohli vyzdvihnúť, potom by v ňom mohla byť tekutá časť, ktorá by mohla uniknúť,“ spoluautorka štúdie Andreas Hermann, čitateľka výpočtovej fyziky so školou fyziky University of Edinburgh a astronómia v Škótsku, povedal Live Science.
„Ale akonáhle sa tekutina stratí z materiálu, časť tuhej časti sa rozpustí, aby ju doplnila,“ povedal Hermann.
Vedci už v predchádzajúcej štúdii preukázali, že draslík, vysoko reaktívny kov, je trochu divný. Ukázali, že draslík tvorí pod vysokým tlakom nezvyčajnú kryštalickú štruktúru dvoch rôznych vzájomne prepletených mriežok, „ktoré prechádzajú od veľmi jednoduchého atómového usporiadania k niečomu veľmi komplikovanému,“ povedal Hermann.
V novej štúdii vedci spustili simulácie, ktoré okrem vysokého tlaku podrobili draslík vysokým teplotám. Začlenenie strojového učenia do simulácií výrazne zvýšilo počet atómov - v tomto prípade 20 000 súčasne -, ktoré mohli autori štúdie testovať.
V nových simuláciách, keď sa veci zohriali, draslík urobil niečo veľmi zvláštne. Potom, čo jeho atómy vytvorili vzájomne prepojenú mriežkovú štruktúru, boli atómy v jednej mriežke pevne spojené, pričom sa udržiaval pevný stav. Ale signál z ostatných mriežok zmizol, čo naznačuje poruchu v atómoch, poznamenali autori štúdie.
Inými slovami, tieto atómy sa stali kvapalnými, zatiaľ čo ich bezprostrední atómoví susedia zostali pevní, čím sa vytvoril stav, ktorý nie je ani skutočne pevný ani tekutý, ale zmes obidvoch, „vzájomne prepojené na atómovej úrovni“, povedal Hermann.
Keď vzorky draslíka dosiahli tento dvojaký stav, zotrvali ako čiastočne tekuté a čiastočne pevné aj po tom, čo bolo teplo stúpnuté stovky stupňov, podľa Hermanna.
Iné štúdie ukázali, že draslík nie je jediným prvkom, ktorý pod silným tlakom rozvíja dve vzájomne prepletené mriežky atómov, a tieto prvky - „susedia draslíka a kdekoľvek inde v periodickej tabuľke“ - môžu byť tiež schopné dosiahnuť čiastočnú tekutinu a Hermann povedal.
A systém strojového učenia, ktorý autori štúdie vyvinuli na skúmanie draslíka, sa dá použiť aj s inými látkami na dekódovanie toho, ako ich extrémne podmienky ovplyvňujú na atómovej úrovni.
„Toto je dôkaz princípu: výpočtovo lacná technika, ktorá dokáže opísať materiály v širokom rozsahu tlakov a teplôt, vrátane niektorých veľmi exotických stavov, ako je ten, o ktorom sme napísali tento dokument,“ povedal Hermann. „To je náš cieľ, prejsť k iným materiálom, kde môžeme zodpovedať rôzne otázky súvisiace s vedeckými materiálmi.“
Zistenia budú zverejnené online v nasledujúcom čísle časopisu Zborník národných akadémií vied.
