Նոթինգհեմի և Ուլմի համալսարանների գիտնականների միջազգային թիմը պարզել է, որ հալված մետաղում ատոմների մի մասը կարող է մնալ լիովին անշարժ նույնիսկ հալման կետից հարյուրավոր աստիճաններով բարձր ջերմաստիճաններում։ Այս «կապակցված» ատոմները ստեղծում են նյութի բոլորովին նոր վիճակ՝ գերսառեցված հեղուկ, որը մնում է հեղուկ և պինդ մարմնի միջև։ Աշխատանքը հրապարակվել է ACS Nano ամսագրում։

Ինչպե՞ս են ատոմները «մնում» հեղուկում

Դասական ֆիզիկան սովորեցնում է. հեղուկում ատոմները քաոսային շարժվում են՝ անընդհատ փոխվելով տեղերով։ Սակայն պլատինի, ոսկու և պալադիումի նանոմասնիկների հետ անցկացված փորձերը ծայրահեղ բարակ գրաֆենի վրա այլ բան ցույց տվեցին։ Հալման ջերմաստիճանին տաքացնելիս ատոմների մեծ մասն իրեն սպասվածի պես էր պահում, բայց մի մասը մահացու կերպով «կպչում» էր հիմքի կետային դեֆեկտներին և ընդհանրապես չէր մասնակցում շարժմանը։

SALVE փոխանցող էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով գիտնականները հետևում էին առանձին ատոմներին իրական ժամանակում։ Կառավարելով դեֆեկտների կոնցենտրացիան էլեկտրոնային ճառագայթով՝ նրանք կարող էին փոխել անշարժ ատոմների բաժինը։ Արդյունքն անսպասելի էր. եթե նման ատոմները բավականին շատ էին դառնում, մետաղի բյուրեղացումն ամբողջությամբ արգելափակվում էր. հեղուկը մնում էր հեղուկ նույնիսկ սառեցման կետից հարյուրավոր աստիճաններով ցածր։

Նոր վիճակ. Հեղուկի և պինդ մարմնի միջև

Հետազոտողներն այս հիբրիդային վիճակն անվանել են «թակարդված» գերսառեցված հեղուկ։ Նախկինում նմանատիպ էֆեկտներ հաջողվում էր ստեղծել միայն ֆոտոնների և էլեկտրոնների համար, սակայն սա առաջին դեպքն է նյութի ատոմների համար։

Այս հայտնագործությունը բացատրում է կատալիզատորների վարքագծի բազմաթիվ տարօրինակություններ. պլատինը ածխածնի վրա աշխարհում ամենատարածվածներից մեկն է։ Անշարժ ատոմները կարող են լինել նման համակարգերի ինքնամաքրման և երկարակեցության անհայտ հատկությունների պատճառը։

Հեռանկարներ. Կատալիզատորներից մինչև մաքուր էներգետիկա

Ապագայում գիտնականները նախատեսում են ստեղծել ավելի բարդ և երկարատև ատոմային թակարդներ։ Սա թույլ կտա.

  • Խնայել հազվագյուտ մետաղները (պլատին, պալադիում);
  • Մշակել նոր կատալիզատորներ վառելիքի տարրերի համար;
  • Ստեղծել նյութեր էներգիայի պահպանման և փոխակերպման համար։

Կարճ ասած

Ֆիզիկոսներն առաջին անգամ ստիպել են հեղուկ մետաղի ատոմների մի մասին մնալ անշարժ՝ ստեղծելով նյութի նոր հիբրիդային վիճակ՝ «թակարդված» գերսառեցված հեղուկ։ Հայտնագործությունը բացատրում է կատալիզատորների վարքագիծը և ճանապարհ բացում հազվագյուտ մետաղների խնայողության և մաքուր էներգետիկայի համար նյութերի ստեղծման համար։ Սա ևս մեկ ապացույց է, որ նանոմակարդակում սովորական ֆազային անցումները գործում են բոլորովին այլ կերպ։