É sólido? Ou é líquido? O novo tipo de matéria é ambos.

  • Thomas Dalton
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Um novo tipo de matéria pode ser sólido e líquido ao mesmo tempo.

Neste estado de fusão em cadeia, as camadas fundidas e sólidas se entrelaçam no nível atômico. Recentemente, usando simulações de computador, os pesquisadores levaram o potássio virtual a um estado de fusão em cadeia, expondo o metal a condições de temperatura e pressão extremas, relataram os cientistas em um novo estudo.

Além do mais, esse estado dual persistiu mesmo por meio de mudanças dramáticas nas condições dos experimentos dentro da simulação. Essa evidência também mostrou que o estado derretido em cadeia é um tipo de matéria estável e não apenas uma transição entre sólido e líquido. [Os 18 maiores mistérios não resolvidos da física]

Esses experimentos foram realizados no nível atômico em um ambiente virtual, mas como seria segurar um objeto neste estado peculiar?

"Ele teria a aparência de um sólido, então você poderia pegá-lo, então há uma parte líquida nele que poderia vazar", co-autor do estudo Andreas Hermann, um leitor de física computacional da Escola de Física da Universidade de Edimburgo e Astronomia na Escócia, disse .

"Mas uma vez que o líquido é perdido do material, parte da parte sólida derrete para reabastecê-lo", disse Hermann.

Os pesquisadores já haviam demonstrado em um estudo anterior que o potássio, um metal altamente reativo, era um pouco estranho. Eles mostraram que, sob alta pressão, o potássio forma uma estrutura cristalina incomum de duas redes entrelaçadas diferentes, "indo de um arranjo atômico muito simples para algo muito complicado", disse Hermann..

Para o novo estudo, os cientistas fizeram simulações que sujeitaram o potássio a altas temperaturas, além de alta pressão. Incorporar o aprendizado de máquina às simulações aumentou muito o número de átomos - 20.000 de uma vez neste caso - que os autores do estudo puderam testar.

Nas novas simulações, quando as coisas esquentaram, o potássio fez algo muito estranho. Depois que seus átomos formaram uma estrutura de rede interligada, os átomos em uma rede foram fortemente conectados, mantendo um estado sólido. Mas o sinal da outra rede desapareceu, indicando desordem nos átomos, observaram os autores do estudo.

Em outras palavras, esses átomos se tornaram líquidos enquanto seus vizinhos atômicos imediatos permaneceram sólidos, criando um estado que não é nem verdadeiramente sólido nem líquido, mas uma mistura de ambos, "interconectados no nível atômico", disse Hermann..

Uma vez que as amostras de potássio atingiram este estado duplo, permaneceram como parte líquida e parte sólida, mesmo depois que o calor aumentou centenas de graus, de acordo com Hermann.

Outros estudos mostraram que o potássio não é o único elemento que desenvolve duas redes entrelaçadas de átomos sob intensa pressão, e esses elementos - "vizinhos do potássio e em outros lugares da tabela periódica" - também podem ser capazes de atingir uma parte líquida e parcialmente estado sólido, Hermann disse.

E o sistema de aprendizado de máquina que os autores do estudo desenvolveram para examinar o potássio também pode ser usado com outras substâncias, para decodificar como as condições extremas as afetam no nível atômico.

"Esta é a prova de princípio: uma técnica computacionalmente barata que pode descrever materiais em uma ampla gama de pressões e temperaturas, incluindo alguns estados muito exóticos como aquele sobre o qual escrevemos este artigo", disse Hermann. "Esse é o nosso objetivo, avançar para outros materiais onde possamos responder a diferentes questões relacionadas à ciência dos materiais."

Os resultados serão publicados online em uma próxima edição da revista Proceedings of the National Academies of Science.

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Originalmente publicado em .




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