Wetenschappers hebben een nieuwe staat van fysieke materie ontdekt waarin atomen tegelijkertijd zowel vast als vloeibaar kunnen zijn.

Tot nu, de atomen in fysiek materiaal werden verondersteld te bestaan ​​in een van de drie toestanden:vast, vloeistof of gas. Onderzoekers hebben gevonden, echter, dat sommige elementen kunnen, onder extreme omstandigheden, nemen de eigenschappen van zowel vaste als vloeibare toestanden over.

Het toepassen van hoge drukken en temperaturen op kalium - een eenvoudig metaal - creëert een toestand waarin de meeste atomen van het element een solide roosterstructuur vormen, de bevindingen laten zien. Echter, de structuur bevat ook een tweede set kaliumatomen die zich in een vloeibare opstelling bevinden.

Onder de juiste omstandigheden, van meer dan een half dozijn elementen, waaronder natrium en bismut, wordt aangenomen dat ze in de nieuw ontdekte staat kunnen bestaan, zeggen onderzoekers.

Tot nu, het was onduidelijk of de ongebruikelijke structuren een duidelijke staat van materie vertegenwoordigden, of bestonden als overgangsstadia tussen twee verschillende toestanden.

Een team onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Edinburgh gebruikte krachtige computersimulaties om het bestaan ​​van de staat te bestuderen, die bekend staat als de kettinggesmolten staat. Simuleren hoe tot 20, 000 kaliumatomen zich onder extreme omstandigheden gedragen, bleek dat de gevormde structuren de nieuwe, stabiele toestand van de materie.

Het uitoefenen van druk op de atomen leidt tot de vorming van twee onderling verbonden vaste roosterstructuren, zegt het team. Chemische interacties tussen atomen in één rooster zijn sterk, wat betekent dat ze in een vaste vorm blijven wanneer de structuur wordt verwarmd, terwijl de andere atomen in vloeibare toestand smelten.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences , werd ondersteund door de European Research Council en de Engineering and Physical Sciences Research Council. Het werk werd uitgevoerd in samenwerking met wetenschappers van de Xi'an Jiantong University in China.

Dr. Andreas Hermann, van de School of Physics and Astronomy van de Universiteit van Edinburgh, die de studie leidde, zei:"Kalium is een van de eenvoudigste metalen die we kennen, maar als je erin knijpt, het vormt zeer gecompliceerde structuren. We hebben aangetoond dat deze ongebruikelijke maar stabiele toestand deels vast en deels vloeibaar is. Het nabootsen van deze ongebruikelijke staat in andere materialen kan allerlei toepassingen hebben."