Computersimulaties hebben een nieuwe fase van materie voorspeld:atomair dunne tweedimensionale vloeistof.

Deze voorspelling verlegt de grenzen van mogelijke fasen van materialen verder dan ooit tevoren. Tweedimensionale materialen zelf werden tot de ontdekking van grafeen zo'n tien jaar geleden als onmogelijk beschouwd. Echter, ze zijn alleen waargenomen in de vaste fase, omdat de thermische atomaire beweging die nodig is voor gesmolten materialen gemakkelijk het dunne en kwetsbare membraan breekt. Daarom, het mogelijke bestaan ​​van een atomair dunne platte vloeistof werd als onmogelijk beschouwd.

Nu onderzoekers van het Nanoscience Center aan de Universiteit van Jyväskylä, onder leiding van Academy Research Fellow Pekka Koskinen, hebben computersimulaties uitgevoerd die een vloeibare fase voorspellen in atomair dunne gouden eilanden die kleine poriën van grafeen dichten. Volgens de simulaties goudatomen stromen en veranderen van plaats in het vlak, terwijl de omringende grafeensjabloon de vlakheid van het vloeibare membraan behoudt.

"Hier is de rol van grafeen vergelijkbaar met cirkelvormige ringen waardoor kinderen zeepbellen blazen. De vloeibare toestand is mogelijk wanneer de rand van de grafeenporie het metalen membraan rekt en stabiel houdt", zegt Koskinen.

De vloeibare fase werd voorspeld door computersimulaties met behulp van kwantummechanische modellen en nanostructuren met tientallen of honderden goudatomen. De voorspelling is onlangs gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift nanoschaal . Momenteel bestaat de vloeibare toestand alleen in computers en wacht nog steeds op experimentele bevestiging.

"Helaas, simulaties suggereren dat de platte vloeistof vluchtig is. Bij experimenten kan het vloeistofmembraan te vroeg barsten, als een zeepbel die barst voordat je er goed naar kunt kijken. Maar nogmaals, zelfs grafeen werd voorheen als te onstabiel beschouwd om te bestaan, ' zegt Koskinen.