1398/02/09

مایع است یا جامد؟ ماده کشف شده جدید در واقع ترکیبی از هر دو است

میندی ویزبرگر- سینیور رایتر

ماده جدیدی کشف شده است که خصوصیات هر دو حالت جامد و مایع را همزمان دارد. در این حالت که آن را زنجیره مذاب می‌نامیم، لایه‌های جامد و مایع در تراز اتمی در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. اخیرا محققین با استفاه از شبیه‌سازی کامپیوتری توانستند تا پتاسیم مجازی را به حالت زنجیره‌ای مذاب تبدیل نمایند. این کار به واسطه قرار دادن فلز در شرایط دما و فشار بسیار زیاد به انجام رسیده است. این ماده دو حالته باعث تغییرات چشم‌گیری در شرایط آزمایشگاهی با استفاده از این شبیه‌سازی می‌شود.
این مطالعات همچنین نشان می‌دهد که حالت زنجیره‌ای مذاب، ماده‌ای پایدار بوده و صرفا انتقال بین دو حالت مایع و جامد نیست. این آزمایشات در تراز و سطح اتمی در یک محیط مجازی هدایت شده است. اما چه چیزی باعث شده که این حالت عجیب به نظر برسد؟
آندراس هرمن، نویسنده این مقاله، در محاسبه خود گفته است: "این حالت ماده جدید، حس حالت جامد را القا می‌کند اما به محض اینکه می‌خواهید آن را در دست بگیرید و بلندش کنید، بخش مایع آن چکه می‌کند! هرمن می‌گوید: به محض حدف بخش مایع از ماده، بخش از جامد ذوب شده و جای آن را پر می‌کند.

محقققین در این مطالعات به این نتیجه رسیدند رفتار پتاسیم که یک فلز واکنشی است، کمی عجیب به نظر می‌رسد. آن‌ها نشان دادند که تحت فشار زیاد، پتاسیم به یک ساختار کریستالی غیرمعمول از دوشبکه به هم بافته شده و مشبک تغییرشکل می‌دهد و از یک نظم اتمی ساده به یک ماده بسیار پیچیده تبدیل می‌شود. در مرحله بعد دانشمندان شبیه‌سازی را ادامه داده و پتاسیم را علاوه بر فشار، تحت دمای بسیار بالا نیز قرار دادند. به دنبال افزایش دما، پتاسیم رفتار عجیبی از خود نشان داد. بعد از این‌که اتم‌ها در یک ترکیب مشبک به یک‌دیگر قفل شدند، بعضی از اتم‌ها بسیار سخت به یکدیگر متصل بودند اما سیگنال شبکه دیگر ناپدید شد که نشان‌دهنده بی‌نظمی در اتم‌هاست. به بیان دیگر این ردیف از اتم‌ها تبدیل به مایع شدند؛ دقیقا درست زمانی که اتم‌های مجاور جامد باقی مانده بودند و ماده‌ای ساختند که همزمان نه مایع بود و نه جامد، بلکه ترکیبی از هر دو است.

هرمن می‌گوید که پتاسیم تنها عنصری نیست که تحت فشار بسیار زیاد و سایر متغیرها به شبکه اتمی دوگانه تبدیل می‌شود، بلکه عناصر همسایه‌های این فلز در جدول مندلیف نیز ممکن است از چنین خاصیتی برخوردار باشند و سیستم دستگاه آزمایشی که محققین در این مقاله برای آزمایش پتاسیم از آن استفاده کرده‌اند، می‌تواند برای سایر عناصر شیمی نیز استفاده شود تا چگونگی تاثیر شرایط محیطی در تراز اتمی کشف شود

هرمن می‌گوید این آزمایشات در واقع در اثبات این مطلب است که، یک تکنیک ارزان قیمت محاسباتی می‌تواند مواد را در رنج وسیعی از دما و فشار توصیف کند. هدف بعدی ما این است که به سراغ سایر عناصر رفته و تا بتوانیم به سوالات گوناگون شیمی مواد پاسخ بدهیم.

انصراف از نظر