Sains & Teknologi

Ditemukan, Elemen bisa Padat dan Cair Bersamaan Di Kondisi Tertentu

Kedengarannya hal ini seperti paradoksal (bertentangan dengan hal umum), tetapi para ilmuwan mengatakan bahwa mereka telah menemukan bahwa suatu unsur bisa menjadipadat dan sekaligus cair.

Dalam sebuah penelitian yang akan segera diterbitkan dalam Prosiding National Academy of Sciences , para ilmuwan telah meneliti bahwa pada keadaan materi yang sangat khusus, atom kalium (potassium) menampilkan sifat-sifat baik cairan maupun padat secara bersamaan.

Jadi, bagaimana tepatnya cara kerjanya? Itu semua dikarenakan pada struktur kalium.

Dalam bentuk padatnya, potassium memiliki struktur tipe kisi kristal yang cukup mendasar. Tetapi menempatkan elemen di bawah tekanan sangat tinggi maka struktur itu akan bergeser.

Dua susunan terhubung secara longgar – sedemikian rupa sehingga ketika suhu dinaikkan, rantai mulai menghilang ketika tabung tetap utuh. Para peneliti menggambarkannya sebagai “transisi rantai-leleh“.

“Ini akan seperti memegang spons yang diisi dengan air yang mulai menetes, kecuali spons itu juga terbuat dari air,” Andreas Hermann, rekan penulis studi dan seorang ahli fisika benda terkondensasi di Universitas Edinburgh, mengatakan kepada National Geographic .

Untuk mengetahui apa yang terjadi di sini, Hermann dan rekan-rekannya menggunakan jaringan saraf, sejenis AI (algoritma kecerdasan buatan) yang didasarkan pada otak manusia dan sistem saraf yang “belajar” dari bank data contoh sebelumnya.

Dalam hal ini, diterapkan mekanika kuantum menggunakan simulasi komputer dari kelompok kecil atom kalium. Pasca pelatihan, ia mampu menciptakan simulasi yang melibatkan 20.000 atom dan menegaskan bahwa dalam keadaan yang tepat, kalium dapat mencapai keadaan rantai-meleleh ini.

Ini terjadi pada tekanan antara 20.000 dan 40.000 kali lebih tinggi dari tekanan atmosfer dan hanya ketika suhu mencapai 400 hingga 800 Kelvin (127-527 ° C atau 260-980 ° F). Pada titik ini, rantai yang lebih lemah dalam kalium larut tetapi tabung yang lebih kuat tetap padat – menciptakan bagian padat, bagian cair yang aneh ini.

Diagram fase simulasi forcefield potassium. Setiap titik data mewakili perhitungan NVT MLMD diinisialisasi dalam fase yang ditunjukkan pada 200 K dan kepadatan DFT yang sesuai dan kemudian dipanaskan. Simbol membedakan berbagai fase: Setiap simulasi diulang beberapa kali, dan simbol ganda menunjukkan di mana fase terakhir ambigu. Daerah berwarna mengacu pada wilayah simulasi stabilitas untuk setiap fase; garis hitam solid adalah garis leleh yang diperoleh dari simulasi. Melting rantai ditentukan oleh hilangnya korelasi antara rantai (teks). Batas fase eksperimental untuk peleburan (garis putus-putus), rantai-lebur (putus-putus), dan transisi fase padat-padat (putus-putus). Sumber: pnas.org

Menurut National Geographic , ini adalah pertama kalinya para ilmuwan mampu menunjukkan kemungkinan untuk mencapai kondisi ini dan membuatnya stabil – untuk elemen apa pun , yang merupakan hal yang sangat menarik. Ada lebih dari setengah lusin unsur lain (termasuk natrium dan bismut) yang, seperti potasium, dianggap mampu mencapai keadaan aneh ini dalam keadaan yang tepat.

Lintasan AIMD untuk K-IIIa pada 40 GPa dan 200 K. Perhatikan gerakan bebas material host yang solid dan kisi-kisi guest material satu sama lain. Sumber: pnas.org

“Kami telah menunjukkan bahwa keadaan yang tidak biasa tetapi stabil ini adalah bagian padat dan sebagian cair. Menciptakan keadaan yang tidak biasa ini dalam material lain dapat memiliki semua jenis aplikasi.

Ini hanyalah eksperimen terbaru untuk menunjukkan hal-hal yang tidak selalu sesederhana kelihatannya, terutama ketika menyangkut kondisi materi. Selain  plasma, para ilmuwan telah menemukan  tetesan,  logam Jahn-Teller, kondensat Bose-Einstein – bahkan supersolid dan superfluida .