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摘要:他们表明,在高压下,钾形成了两种不同的、相互交织的晶格的不寻常晶体结构,“从一种非常简单的原子排列到非常复杂的东西,”赫尔曼说。
一种新的物质可以同时是固体和液体。
在这种链状熔化状态下,熔融层和固体层在原子水平上相互缠绕。最近,科学家们在一项新的研究中报告说,利用计算机模拟,研究人员通过将金属暴露在极端温度和压力的条件下,使虚拟钾进入链状熔化状态,即使在模拟中实验条件发生了巨大变化,这种双重状态仍然存在。这一证据还表明,链状熔化状态是一种稳定的物质,而不仅仅是固体和液体之间的过渡。[物理学中18个最大的未解之谜]
这些实验是在一个虚拟环境中的原子水平上进行的,但是把一个物体保持在这种特殊的状态会是什么样的呢
“它看起来和感觉像一个固体,所以你可以把它捡起来,然后里面有一个液体部分可能会漏出来,”研究合著者安德烈亚斯·赫尔曼,苏格兰爱丁堡大学物理与天文学学院计算物理学的读者,赫尔曼说:
“但是一旦液体从物质中消失,一些固体部分就会融化来补充它,
”研究人员已经在先前的研究中证明钾,一种高活性的金属,有点奇怪。他们表明,在高压下,钾形成了两种不同的、相互交织的晶格的不寻常晶体结构,“从一种非常简单的原子排列到非常复杂的东西,”赫尔曼说。
对于新的研究,科学家们进行了模拟,除了使钾经受高温之外到高压。将机器学习引入到模拟中,大大增加了原子的数量,在这种情况下,一次增加了20000个原子,研究人员可以测试这些原子。
在新的模拟中,当事情升温时,钾做了一些非常奇怪的事情。原子形成互锁的晶格结构后,一个晶格中的原子紧密相连,保持固态。但是来自另一个晶格的信号消失了,这表明原子中的无序状态,研究人员指出,
换句话说,这些原子变成了液体,而它们的近邻原子保持固体状态,形成了一种既不是固体也不是液体的状态,而是两者的混合物,“在原子水平上相互连接,赫尔曼说:
一旦钾样品达到这种双重状态,即使在温度升高数百度后,它们仍然作为部分液体和部分固体存在,赫尔曼认为,
其他研究表明,钾不是在高压下形成两个相互缠绕的原子晶格的唯一元素,而这些元素“钾的邻居和周期表上的其他地方”也可能达到部分液态和部分固态,赫尔曼说,
和研究者开发的机器学习系统也可以与其他物质一起使用,为了在原子水平上解释极端条件是如何影响它们的。
“这是原理的证明:一种计算成本低廉的技术,可以描述各种压力和温度下的材料,包括一些非常奇特的状态,如我们在文中所写的状态,”赫尔曼说这就是我们的目标,继续研究其他材料,在那里我们可以回答不同的材料科学相关的问题。
这一发现将在下一期的《美国国家科学院院刊》上在线发表。
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