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新物质形态:原子可同时为固态和液态

时间:2019-04-10 15:53:08  来源:科技日报

最新发现与创新

科技日报北京4月9日电 (记者刘霞)据物理学家组织网8日报道,科学家们已经发现了一种新的物质形态:链融态(chain-melted state),其中原子可同时以固态和液态存在。

迄今为止,人们普遍认为,物理材料中的原子只能以固态、液态或气态这3种状态之中的一种存在。但研究人员发现,在极端条件下,某些元素可“一人分饰两角”,同时展现出固态和液态的特性。

英国爱丁堡大学和中国西安交通大学科学家团队进行的研究显示,对钾这种简单的金属施加高温高压,会创造出链融态——其中,钾元素的大部分原子形成固体晶格结构;但该结构同时还包含另一组以流体排列的钾原子。

在研究中,团队使用功能强大的计算机,模拟了20000个钾原子在极端条件下的表现,结果表明,形成的新结构代表了新的、稳定的物质态。

他们解释称,对原子施加压力会导致两个相互链接的固体晶格结构的形成,其中一个晶格中原子之间的化学相互作用很强,这意味着,当结构被加热时它们保持固态;而其他原子则熔化成液态。

研究人员表示,在合适的条件下,包括钠和铋在内的6种以上的元素能以新发现的这种状态存在。

研究负责人、爱丁堡大学物理与天文学院的安德烈亚斯·赫尔曼博士在《美国国家科学院院刊》上撰文称:“钾是我们所知道的最简单的金属之一。我们已经证明,这个不寻常但稳定的状态是部分固体和部分液体,在其他材料中重构这一状态或有多种应用。”

不过,新发现的结构究竟仅代表一种独特的物质状态,还是两种状态之间的过渡状态,研究人员仍需进一步确定。


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