Новый вид материи: может быть одновременно твёрдым и жидким

Может ли что-то быть твёрдым и жидким одновременно? Новый вид вещества: твёрдые слои переплетаются с жидкими на атомном уровне. Более того, это двойное состояние сохранялось даже в результате резких изменений условий эксперимента. Состояние представляет собой стабильный тип вещества, а не просто переход между твёрдым телом и жидкостью.

«Как только жидкость теряется из вещества, некоторые твёрдые части тут же расплавляются, чтобы восполнить её».
«Калий, очень реактивный металл, и немного странный. Под высоким давлением калий образует необычную кристаллическую структуру из двух разных переплетённых решёток, «переходя от очень простой атомной структуры к очень сложной» — сказал Андреас Герман, соучредитель исследования по вычислительной физике из Школы физики и астрономии Эдинбургского университета, в Шотландии.

В новом исследовании учёные провели моделирование, подвергая калий воздействию высоких температур в дополнение к высокому давлению. Включение машинного обучения в симуляции значительно увеличило количество атомов — в данном случае до 20 000 одновременно.

В новых симуляциях, калий делал что-то очень странное. После того, как его атомы образовали взаимосвязанную решёточную структуру, атомы в одной решётке оказались прочно связанными, поддерживая твёрдое состояние. Но в другой решётки сигнал исчез, что указывает на беспорядок в атомах (жидкое состояние), отметили авторы исследования.

Другими словами, одни атомы стали жидкими, в то время как их непосредственные атомные соседи остались твёрдыми — состояние, которое не является ни по-настоящему твёрдым, ни по-настоящему жидким, а представляет собой смесь обоих состояний, «взаимосвязанных на атомном уровне».

После того, как образцы калия достигли этого двойного состояния, они оставались частично жидкими и частично твёрдыми даже после того, как температура поднялась на сотни градусов.

Калий не единственный элемент, который развивает две переплетённые решётки атомов под интенсивным давлением: другие элементы — «соседи калия   в периодической таблице» — также могут достигать частично жидкой и частично твёрдой фазы состояния.

Это доказательство принципа: вычислительно дешёвый метод, который описывает материалы в широком диапазоне давлений и температур, включая некоторые очень экзотические состояния, подобные тому, о котором мы написали эту статью. Это ответь на вопросы, связанные с материаловедением. Полученные результаты опубликованы в Интернете в журнале «Труды национальных академий наук».