Estudio revela que la materia puede ser sólida y líquida al mismo tiempo

Hasta ahora, se entendía que los átomos en el material físico existen típicamente en uno de tres estados: sólido, líquido o gas. Los investigadores han encontrado, sin embargo, que algunos elementos pueden, cuando se someten a condiciones extremas, asumir las propiedades de los estados sólido y líquido.

El Dr. Andreas Hermann, de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Edinburgo, Escocia, quien dirigió el estudio, dijo: “El potasio es uno de los metales más simples que conocemos, pero si lo aprietas, forma estructuras muy complicadas. Hemos demostrado que este estado inusual pero estable es en parte sólido y en parte líquido. Recrear este estado inusual en otros materiales podría tener todo tipo de aplicaciones.”

La aplicación de altas presiones y temperaturas al potasio, un metal simple, crea un estado en el que la mayoría de los átomos del elemento forman una estructura de celosía sólida. Sin embargo, la estructura también contiene un segundo conjunto de átomos de potasio que están en una disposición fluida. Según las investigaciones, se cree que más de media docena de elementos, incluidos el sodio y el bismuto, son capaces de existir en el estado recién descubierto.

Hasta ahora no estaba claro si las estructuras inusuales representaban un estado distinto de la materia, o si existían como etapas de transición entre dos estados distintos.

Un equipo liderado por científicos de la Escuela de Física y Astronomía utilizó poderosas simulaciones por computadora para estudiar la existencia del estado, conocido como el estado de cadena fundida. Simular cómo se comportan hasta 20,000 átomos de potasio en condiciones extremas reveló que las estructuras formadas representan el nuevo estado estable de la materia. La aplicación de presión a los átomos conduce a la formación de dos estructuras de celosía sólidas interconectadas. Las interacciones químicas entre los átomos en una red son fuertes, lo que significa que permanecen en forma sólida cuando la estructura se calienta, mientras que los otros átomos se funden en un estado líquido.

El estudio, publicado en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias, fue apoyado por el Consejo Europeo de Investigación y el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas. El trabajo se llevó a cabo en colaboración con científicos de la Universidad Xi’an Jiantong en China.

Ariel Pérez