A kutatók a fizika eddigi szabályainak ellentmondó jelenséget figyeltek meg atomi szinten, ami teljesen új megvilágításba helyezi az anyagok viselkedését. A kísérletek során a folyékony fém belsejében egy rejtett állapotot azonosítottak, amely az elméletek szerint nem is létezhetne.
A folyékony fém viselkedésének vizsgálata során a Nottinghami Egyetem és a németországi Ulmi Egyetem munkatársai megdöbbentő felfedezést tettek. Az anyagok olvadásakor és fagyásakor lejátszódó folyamatok megértése kulcsfontosságú az ipar számára, ám úgy tűnik, a folyamat sokkal rejtélyesebb, mint eddig hittük. A legújabb kísérletekben ugyanis azt tapasztalták, hogy bizonyos körülmények között az atomok dacolnak a hőmérséklettel, és rögzítve maradnak, megakadályozva a szokásos megszilárdulást - írja az origo.hu.
A folyékony fém és a mozdulatlan atomok rejtélye
A tudományos közvélekedés szerint a folyadékokban az atomok kaotikus, gyors mozgást végeznek, mintha egy zsúfolt tömegben lökdösődnének. A kutatók most azonban transzmissziós elektronmikroszkópia segítségével figyelték meg, mi történik a fém nanorészecskékkel (például platinával vagy arannyal), amikor azokat egy grafén rétegen hevítik. A várakozásokkal ellentétben azt látták, hogy a folyékony fém egyes atomjai még a legmagasabb hőmérsékleten is mozdulatlanok maradtak.
Ez a fizikai felfedezés azért rendkívüli, mert ezek a rögzített atomok képesek egyfajta „atomi karámba” zárni a folyadék többi részét.
Andrei Khlobystov professzor, a kutatás vezetője szerint ez a jelenség egy új halmazállapot létrejöttéhez vezethet, amely ötvözi a folyékony és a szilárd anyagok tulajdonságait.
Hogyan írja felül a szabályokat a folyékony fém?
A felfedezés egyik legérdekesebb pontja a kristályosodás folyamatának megváltozása. Normál esetben, amikor egy fém hűlni kezd, a folyadékból kristályok nőnek ki, és az anyag szabályos szerkezetűvé szilárdul.
Ám ha az atomi karám létrejön, ez a folyamat blokkolódik.
A fém úgynevezett túlhűtött folyadékká válik, és még drasztikusan alacsony hőmérsékleten is folyékony marad. A platina esetében például még 350 Celsius-fokon is folyékony volt, ami több mint 1000 fokkal van a fagyáspontja alatt.
Amikor a hőmérséklet végül kritikusan alacsonyra süllyed, az anyag nem kristályosodik, hanem egy instabil szerkezetű amorf fém jön létre. Ez az állapot csak addig marad fenn, amíg a rögzített atomok miatti bezártság (és az ebből fakadó belső feszültség) gátolja az anyag rendeződését. Ha ez a hatás megszűnik, az anyag azonnal visszarendeződik a megszokott kristályos formájába.
A nanotechnológia új távlatai
Bár a jelenség elsőre elvont fizikai érdekességnek tűnhet, a gyakorlati haszna óriási lehet. A nanotechnológia és az anyagtudomány számára ez a felfedezés új kapukat nyit meg, különösen a katalizátorok fejlesztése terén.
Mivel a grafénre felvitt platina az egyik leggyakoribb ipari katalizátor, a folyékony fém ezen rejtett állapotának megértése hatékonyabb, öntisztuló és tartósabb eszközök gyártását teheti lehetővé a jövőben.
A kutatás rávilágított arra, hogy a transzmissziós elektronmikroszkópia segítségével nemcsak megfigyelni, hanem manipulálni is lehet az atomokat, ami közelebb vihet minket a tudatosan tervezett, atomi szinten irányított anyagok korszakához.
Kövesse a Kárpátinfo.net oldalunkat: Facebook, Telegram, Twitter!
Legfrissebb híreink: Orosz-ukrán háború, Mozgósítás, Kárpátalja hírek
Kövesse a Kárpátinfo.net oldalunkat: Facebook, Telegram, Twitter!
Legfrissebb híreink: Ukrajnai háború, Mozgósítás, Kárpátalja hírek, Ukrajna elnöke
