Maddenin Yeni Bir Hali: Aynı Anda Hem Sıvı Hem Katı Olabilen Malzemeler

Araştırmacılar maddenin yeni bir halini keşfetti. Deneysel ve kuramsal çalışmalar potasyum metalinin yüksek basınç ve sıcaklık altında hem katı hem de sıvılara benzer özelliklere sahip olduğunu gösteriyor. Doğru basınç ve sıcaklık koşulları altında sodyum ve bizmut da dâhil olmak üzere yarım düzineden fazla elementin bu halde bulunabileceği tahmin ediliyor.

E. E. McBride ve ark. 

Geçmişte yapılan deneysel çalışmalar potasyumun yüksek basınç ve sıcaklık altında karmaşık bir kristal yapıda bulunduğunu göstermişti (bkz. yukarıdaki şekil). Bu yapıda bir grup potasyum atomunun (açık renkli atomlar) oluşturduğu tüpler bir karenin köşelerinde ve merkezinde bulunuyor. Ayrıca tüplerin arasında zincir biçimde organize olmuş ikinci bir grup potasyum atomu (koyu renkli atomlar) daha var. Tüplerdeki atomlar arasındaki bağlar güçlü, zincirlerdeki atomlar arasındaki bağlarsa daha zayıf. Malzeme ısıtıldığında zincirler eriyerek sıvı hale geçiyor. Ancak tüpler katı halde kalmaya devam ediyor. Böylece maddenin zincir-eriyik hali olarak adlandırılan hal ortaya çıkıyor.

Geçmişte yapılan deneysel çalışmalar, zincir-eriyik halin maddenin yeni bir hali mi olduğu yoksa sadece bir faz dönüşümüne mi karşılık geldiği hakkında bir fikir vermemişti. İskoçya’daki Edinburgh Üniversitesi’nde çalışan Dr. Andreas Hermann ve arkadaşları bu soruya cevap bulmak için kuramsal yöntemlere yöneldi. Yirmi bin potasyum atomunun yüksek basınç ve sıcaklık koşulları altındaki davranışlarıyla ilgili bilgisayar benzetimleri, zincir-eriyik halin bir faz dönüşümüne karşılık gelmediğini, maddenin yeni bir hali olduğunu gösteriyor.

Araştırma ile ilgili detaylı bilgiye Proceedings of The National Academy of Sciences’ta yayımlanan makaleden ulaşabilirsiniz.