Un nouveau type de matière peut être à la fois solide et liquide.
Dans cet état fondu 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 de 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 à travers des changements spectaculaires dans les conditions des expériences au sein de la simulation. Ces preuves ont également montré que l'état fondu en chaîne est un type de matière stable et pas seulement une transition entre solide et liquide.
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?
"Il ressemblerait et se sentirait comme un solide, vous pouvez donc le ramasser, puis il y a une partie liquide qui pourrait s'échapper", étudie le co-auteur Andreas Hermann, lecteur en physique computationnelle à la faculté de physique de l'Université d'Édimbourg. et l'astronomie en Écosse, a déclaré Live Science.
"Mais une fois que le liquide s'est perdu du matériau, une partie de la partie solide fondrait pour le 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, "allant 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 d'une pression élevée. L'intégration de l'apprentissage automatique dans les simulations a considérablement augmenté le nombre d'atomes - 20 000 à la fois dans ce cas - que les auteurs de l'étude ont pu tester.
Dans les nouvelles simulations, lorsque les choses chauffaient, le potassium faisait quelque chose de très étrange. Après que ses atomes ont formé une structure de réseau interverrouillée, 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 se sont maintenus comme partiellement liquides et semi-solides même après que la chaleur ait été augmentée 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 niveau partiellement liquide et semi-solide, a déclaré 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.
"Ceci est la preuve de principe: une technique de calcul peu coûteuse 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, de 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.
