Un nuovo stato della materia: solido e liquido allo stesso tempo

Solido e liquido a un sol tempo. È questa la peculiarità del nuovo stato della materia appena scoperto da un’équipe di fisici della University of Edinburgh: si tratta di una particolare condizione in cui un materiale assume contemporaneamente, per l’appunto, le proprietà dello stato liquido e quelle dello stato solido. Una novità assoluta nel panorama della fisica dei materiali: per osservare il nuovo stato della materia, gli scienziati hanno sottoposto un campione di potassio ad altissime pressioni, creando un reticolo cristallino solido in cui è “immerso” un gruppo di atomi allo stato liquido. I dettagli della scoperta sono raccontati in un articolo pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Un nuovo stato della materia, per ora virtuale

Non è la prima volta che la comunità scientifica cerca di studiare e realizzare composti in cui coesiste lo stato solido e lo stato liquido. Finora, tuttavia, non era chiaro se tale struttura rappresentasse effettivamente un nuovo stato della materia o fosse soltanto una transizione di fase tra due stati distinti (per esempio il miscuglio di acqua liquida e ghiaccio a zero gradi centigradi). Per chiarire la questione, il team dell’ateneo scozzese ha simulato al computer l’evoluzione temporale di 20mila atomi di potassio sottoposti a condizioni estreme (alte pressioni e temperature). I risultati delle simulazioni hanno mostrato, effettivamente, che l’elevata pressione fa sì che gli atomi formino due reticoli cristallini solidi saldamente legati tra loro. Le interazioni chimiche tra gli atomi in uno dei due reticoli sono molto forti, tipiche dello stato solido; gli altri atomi, invece, tendono a “fondersi” proprio come se fossero allo stato liquido.

Non solo potassio

“Il potassio”, spiega Andreas Hermann, ricercatore alla School of Physics and Astronomy della University of Edinburgh e primo autore del lavoro, “è uno dei metalli più semplici che conosciamo. Eppure, quando lo si sottopone ad alte pressioni, forma strutture molto complicate: abbiamo finalmente mostrato che tali strutture, per quanto bizzarre, sono stabili e contemporaneamente solide e liquide. Ora cercheremo di ricreare questo stato anche in altri materiali, il che potrebbe aprire la strada a diverse applicazioni molto interessanti”.

Riferimenti: PNAS