Potássio em óleo de parafina (Jurii / Wikimedia Commons, CC BY 3.0)
A matéria assume muitas formas , mas a maioria de nós está familiarizada com os três estados básicos - sólido, líquido e gás. Agora, pela primeira vez, os cientistas descobriram que é possível que a matéria exista em dois desses estados ao mesmo tempo.
Especificamente, o potássio de metal pode ser um sólido e um líquido simultaneamente, se você o tratar assim. Basta aplicar extrema pressão e temperatura extrema e pronto! Você tem um pedaço de potássio que é sólido e fundido.
"Seria como segurar uma esponja cheia de água que começa a pingar, exceto que a esponja também é feita de água", disse o físico Andreas Hermann, da Universidade de Edimburgo, a Adam Mann, da National Geographic .
O potássio é bem simples. Ele tem uma estrutura cristalina básica e limpa em sua forma sólida. Mas quando submetido a condições extremas, coisas estranhas podem acontecer a metais simples.
Sabemos, por exemplo, que o sódio metálico condutor se torna isolante a alta pressão. O lítio torna-se um supercondutor a alta pressão e baixa temperatura.
(McBride et al., Phys. Rev. B, 2015)
Experimentos prévios com potássio em alta pressão mostraram que seus átomos se organizam em um arranjo complexo - cinco tubos de átomos em uma formação quadrada, quatro nos cantos e um no meio; e quatro cadeias de átomos se ligam entre eles.
Quando o calor é aplicado, as correntes desaparecem; Os pesquisadores chamaram isso de "transição de derretimento de cadeia", que ocorre enquanto as cadeias de potássio passam de um estado ordenado para um estado desordenado.
Para tentar descobrir por que isso estava acontecendo, no último estudo, os pesquisadores usaram simulações computacionais poderosas para observar o comportamento de cerca de 20.000 átomos de potássio sob condições extremas.
Quando a pressão e a temperatura são suficientemente altas - cerca de 2 a 4 Gigapascals - os átomos de potássio se organizam em cadeias e redes interligadas.
As interações químicas entre os átomos da rede são fortes, então elas permanecem como um sólido ordenado quando uma temperatura entre 400 e 800 Kelvin é aplicada. Mas enquanto isso, as cadeias se transformam em um estado líquido desordenado.
A equipe está chamando esse novo estado de "fase derretida pela corrente" e acredita que pode existir em uma série de materiais, incluindo sódio e bismuto, sob as condições certas - que provavelmente variam das condições necessárias para induzir o estado. em potássio.
"O potássio é um dos metais mais simples que conhecemos, mas se você o apertar, ele forma estruturas muito complicadas", disse Hermann .
"Nós mostramos que esse estado incomum, mas estável, é parte sólido e parte líquido. Recriar esse estado incomum em outros materiais poderia ter todos os tipos de aplicações."
A pesquisa deve ser publicada no PNAS .
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