Un nuevo tipo de materia puede ser tanto sólido como líquido a la vez.
En este estado de cadena fundida, las capas fundidas y sólidas se entrelazan a nivel atómico. Recientemente, usando simulaciones por computadora, los investigadores persuadieron al potasio virtual a un estado de fusión en cadena exponiendo el metal a condiciones de temperatura y presión extremas, informaron los científicos en un nuevo estudio.
Además, este estado dual persistió incluso a través de cambios dramáticos en las condiciones de los experimentos dentro de la simulación. Esta evidencia también mostró que el estado de fusión en cadena es un tipo estable de materia y no simplemente una transición entre sólido y líquido.
Estos experimentos se realizaron a nivel atómico en un entorno virtual, pero ¿cómo sería sostener un objeto en este estado peculiar?
"Se vería y se sentiría como un sólido, por lo que podría recogerlo, luego hay una parte líquida que podría filtrarse", dijo el coautor del estudio Andreas Hermann, lector de física computacional de la Facultad de Física de la Universidad de Edimburgo. y Astronomía en Escocia, dijo a Live Science.
"Pero una vez que el líquido se pierde del material, parte de la parte sólida se derretiría para reponerlo", dijo Hermann.
Los investigadores ya habían demostrado en un estudio anterior que el potasio, un metal altamente reactivo, era un poco extraño. Mostraron que a alta presión, el potasio forma una estructura cristalina inusual de dos redes diferentes entrelazadas, "pasando de una disposición atómica muy simple a algo muy complicado", dijo Hermann.
Para el nuevo estudio, los científicos realizaron simulaciones que sometieron al potasio a altas temperaturas además de la alta presión. La incorporación del aprendizaje automático en las simulaciones aumentó en gran medida el número de átomos (20,000 a la vez en este caso) que los autores del estudio podrían probar.
En las nuevas simulaciones, cuando las cosas se calentaron, el potasio hizo algo muy extraño. Después de que sus átomos formaron una estructura reticular entrelazada, los átomos en una retícula estaban fuertemente conectados, manteniendo un estado sólido. Pero la señal del otro enrejado desapareció, lo que indica un desorden en los átomos, anotaron los autores del estudio.
En otras palabras, estos átomos se volvieron líquidos mientras que sus vecinos atómicos inmediatos permanecieron sólidos, creando un estado que no es realmente sólido ni líquido, sino una mezcla de ambos, "interconectados en el nivel atómico", dijo Hermann.
Una vez que las muestras de potasio alcanzaron este estado dual, permanecieron como parcialmente líquidas y parcialmente sólidas incluso después de que el calor aumentara cientos de grados, según Hermann.
Otros estudios han demostrado que el potasio no es el único elemento que desarrolla dos redes de átomos entrelazadas bajo una presión intensa, y estos elementos, "vecinos del potasio y de otras partes de la tabla periódica", también pueden ser capaces de alcanzar un líquido parcial y estado parcialmente sólido, dijo Hermann.
Y el sistema de aprendizaje automático que los autores del estudio desarrollaron para examinar el potasio también podría usarse con otras sustancias, para decodificar cómo las condiciones extremas los afectan a nivel atómico.
"Esta es la prueba de principio: una técnica computacionalmente barata que puede describir materiales en una amplia gama de presiones y temperaturas, incluidos algunos estados muy exóticos como el sobre el que escribimos este documento", dijo Hermann. "Ese es nuestro objetivo, pasar a otros materiales donde podamos responder a diferentes preguntas relacionadas con la ciencia de los materiales".
Los hallazgos se publicarán en línea en un próximo número de la revista Proceedings of the National Academies of Science.
