Vova Krasen
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Un nouveau type de matière peut être à la fois solide et liquide.
Dans cet état de fusion en chaîne, les couches fondues et solides s'entrelacent au niveau atomique. Récemment, à l'aide de simulations informatiques, les chercheurs ont amené le potassium virtuel dans un état de fusion en chaîne en exposant le métal à des conditions de température et de pression extrêmes, ont rapporté les scientifiques dans une nouvelle étude..
De plus, ce double état a persisté même en cas de changements dramatiques dans les conditions des expériences au sein de la simulation. Cette preuve a également montré que l'état de fusion en chaîne est un type de matière stable et pas simplement une transition entre solide et liquide. [Les 18 plus grands mystères non résolus de la physique]
Ces expériences ont été menées au niveau atomique dans un environnement virtuel, mais à quoi cela pourrait-il ressembler de maintenir un objet dans cet état particulier??
"Cela ressemblerait et se sentirait comme un solide, donc vous pourriez le ramasser, puis il y a une partie liquide dedans qui pourrait fuir", co-auteur de l'étude Andreas Hermann, un lecteur en physique computationnelle à la School of Physics de l'Université d'Édimbourg et l'astronomie en Ecosse, dit .
"Mais une fois que le liquide se perd dans le matériau, une partie de la partie solide fond pour se reconstituer", a déclaré Hermann.
Les chercheurs avaient déjà démontré dans une étude antérieure que le potassium, un métal hautement réactif, était un peu bizarre. Ils ont montré que sous haute pression, le potassium forme une structure cristalline inhabituelle de deux réseaux entrelacés différents, "passant d'un arrangement atomique très simple à quelque chose de très compliqué", a déclaré Hermann..
Pour la nouvelle étude, les scientifiques ont effectué des simulations qui soumettaient le potassium à des températures élevées en plus de la haute pression. L'intégration de l'apprentissage automatique dans les simulations a considérablement augmenté le nombre d'atomes - 20000 à la fois dans ce cas - que les auteurs de l'étude pouvaient tester.
Dans les nouvelles simulations, lorsque les choses se sont réchauffées, le potassium a fait quelque chose de très étrange. Après que ses atomes aient formé une structure de réseau imbriqué, les atomes d'un réseau étaient fortement connectés, maintenant un état solide. Mais le signal de l'autre réseau a disparu, indiquant un désordre dans les atomes, ont noté les auteurs de l'étude..
En d'autres termes, ces atomes sont devenus liquides tandis que leurs voisins atomiques immédiats sont restés solides, créant un état qui n'est ni vraiment solide ni liquide, mais un mélange des deux, "interconnectés au niveau atomique", a déclaré Hermann..
Une fois que les échantillons de potassium ont atteint ce double état, ils sont restés partiellement liquides et partiellement solides même après que la chaleur ait augmenté de centaines de degrés, selon Hermann..
D'autres études ont montré que le potassium n'est pas le seul élément qui développe deux réseaux entrelacés d'atomes sous une pression intense, et ces éléments - «voisins du potassium et ailleurs sur le tableau périodique» - peuvent également être capables d'atteindre un semi-liquide et semi-solide, dit Hermann.
Et le système d'apprentissage automatique que les auteurs de l'étude ont développé pour examiner le potassium pourrait également être utilisé avec d'autres substances, pour décoder comment les conditions extrêmes les affectent au niveau atomique..
"C'est la preuve de principe: une technique peu coûteuse en calcul qui peut décrire des matériaux à travers une large gamme de pressions et de températures, y compris certains états très exotiques comme celui sur lequel nous avons écrit cet article", a déclaré Hermann. "C'est notre objectif, passer à d'autres matériaux où nous pouvons répondre à différentes questions liées à la science des matériaux."
Les résultats seront publiés en ligne dans un prochain numéro de la revue Proceedings of the National Academies of Science.
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Publié à l'origine le .