Wystarczy wspomnieć, że z daleka mówimy o świetnie uporządkowanym ciele stałym, natomiast z bliska jest to chaotyczny układ cząstek przypominający swobodnie spadającą ciecz zamrożoną w czasie. Takie materiały określa się mianem amorficznych ciał stałych. Ustaleniami w sprawie jednego z nich zajęli się naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
Czytaj też: Fotowoltaika z recyklingu. Chińczycy pokazują, na czym polega ekologia
O wyciągniętych wnioskach piszą oni na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences. Do obserwacji rzeczonego stanu doszło na granicy temperatur przechłodzonych cieczy i ciał stałych, gdzie statyczne cząstki są wzbudzone i choć nie przemieszczają się, to wykazują coś w rodzaju drgań.
Zazwyczaj rozróżnia się trzy stany skupienia materii, czyli ciecze, gazy i ciała stałe. Do określania ich wykorzystuje się relacje zachodzące między cząsteczkami oraz otoczeniem. Należy jednak pamiętać, że materia może być naprawdę skomplikowana. Na przykład silnie rozgrzane atomy mogą sprawić, że ich ładunki rozpadną się i utworzą plazmę. Pewne cząsteczki mogą natomiast zmienić się w kwantową plamę po tym, jak zostaną schłodzone.
Zaobserwowany w materiale 2D stan skupienia materii wydaje się swego rodzaju przejściem między ciałem stałym i cieczą
O ile cząsteczki w ciałach stałych zazwyczaj tworzą przewidywalne połączenia ze swoimi sąsiadami, tak amorficzne ciała stałe charakteryzują się nieuporządkowanym układem cieczy. Członkowie zespołu badawczego, próbując uzyskać odpowiedzi na pytania związane z tym zagadnieniem, przeprowadzili obliczenia i symulacje. Jak udało im się wykazać, przejścia między różnymi stanami skupienia materii niekoniecznie są 100-procentowe. Innymi słowy, mogą w nich brać udział cząstki znajdujące się pomiędzy stanem ciekłym i przechłodzonym.
Przechłodzona ciecz charakteryzuje się zerowym przepływem atomów, lecz cząsteczki wciąż zmieniają swoje konfiguracje, nawet jeśli się nie przemieszczają. Jest to związane z ich wzbudzeniem. Naukowcy postanowili uznać te wzbudzenia za defekty w krystalicznym ciele stałym i skupili się na tym, co się z nimi dzieje, gdy dochodzi do zmian temperatury.
Czytaj też: Chiny przetestowały najpotężniejsze na Ziemi działo tego typu. Wkrótce będą jeszcze większe
Jak wykazali, związane pary wzbudzeń stają się niezwiązane w temperaturze początkowej. W efekcie materiał traci na sztywności i zaczyna zachowywać się tak, jakby był cieczą. Dotychczasowe eksperymenty były prowadzone na materiałach 2D, lecz wkrótce badacze chcieliby lepiej zrozumieć, jak przejście działa w trzech wymiarach. Dzięki kolejnym analizom może się okazać, iż otaczający nas świat potrafi zaskoczyć nawet w kontekście dość fundamentalnych kwestii. Skoro nawet na Ziemi można znaleźć takie “dziwactwa”, to jak wiele niespodzianek ma dla nas jeszcze wszechświat?