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苏格兰研究人员报告了一种具有异常双重性质的新型物质

苏格兰研究人员报告了一种具有异常双重性质的新型物质。在由高热和高压引起的链熔化状态下,钾同时以固相和液相形式存在。

爱丁堡大学的研究人员对钾的虚拟情景进行了研究,他们将金属暴露于极端的高温和高压下。他们的计算机模拟显示了过热和加压的元件如何进入链熔化状态。

此外,即使在研究人员对模拟环境的温度进行了巨大改变之后,链熔化的钾仍保持其固态和液态的双重状态。

爱丁堡模拟的结果表明,链熔化状态不仅仅是固相和液相之间的过渡。相反,这是永久性的问题。

当研究人员在虚拟环境中进行实验时,他们对现实世界中链熔化钾的性质有了很好的了解。

爱丁堡研究人员安德烈亚斯·赫尔曼(Andreas Hermann)解释说:“它看起来和感觉都像固体,所以您可以捡起来,然后其中的液体部分可能会泄漏出来。” “但是一旦液体从材料中流失,一些固体部分就会融化以补充它。” (相关:等离子的新型电解工艺可以为可再生能源打开新的大门。)

钾在高压下表现异常,因此,如果添加高温会怎样?

赫尔曼(Hermann)和他的同事们进行的一项较早的实验证实,钾的行为异常。当他们将极活泼的金属置于相当大的压力下时,该元素会生成具有独特结构的晶体。加压条件导致钾的原子排列从简单变为复杂。它形成了两个编织在一起的独立晶体晶格。

在他们的最新研究中,爱丁堡的研究人员对该方案进行了修改。除了极压外,他们还对钾施以高温。

为了扩大可用于测试的原子数量,他们将机器学习技术应用于其仿真中。他们改进的计算机模型产生了多达20,000个单独的原子。

他们最新的模拟结果表明,在极高的温度和压力下,钾的作用更为奇怪。它的原子仍然产生了两个晶格,但是每个结构都显示出不同的特性。

一个晶格具有紧密相连的原子。即使结构经受相当大的热量,该框架仍保持固相。

但是,另一个晶格停止发出可检测的信号。它的原子变得不连续且无序,表明它们从固体过渡到液体。

实现双相链熔化状态的钾 保持其部分固态,部分液态。即使将温度升高数百度也不会改变样品。

其他元素也可能达到链熔化状态

当承受巨大压力时,其他元素也会产生两个互锁的晶格。其中一些在元素周期表中的钾附近,而另一些则在表格显示中的其他位置。

赫尔曼认为,如果这些行为异常的元素暴露于强烈的热量以及压碎的压力下,它们可能会同时获得钾的固相和液相。他还建议使用其团队的机器学习系统来测试这些元素进入链融合状态的能力。

“这是原理的证明:一种计算便宜的技术,可以描述各种压力和温度范围内的材料,包括一些非常奇特的状态,例如我们撰写本文所涉及的状态,”赫尔曼说。“这是我们的目标,继续研究其他材料,在这里我们可以回答与材料科学有关的不同问题。”

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