Впервые ученые наблюдали «структурную память» висмута

Висмут всегда был интересным для науки элементом. Многие важные открытия в физике металлов были сделаны в процессе его изучения, в том числе — исследование воздействия магнитных полей на электрическую проводимость и распространения микроволн.

У висмута есть несколько фаз, определенных конфигураций молекул. Вода, замерзающая в лед или в результате кипения превращающаяся в пар, — это примеры того, как изменения во внешних условиях вызывают переход от одной фазы к другой. С помощью экстремального давления и температур физики и специалисты по материалам могут вызвать ряд других фаз. Так и висмут под нарастающим давлением и температурой переживает ряд фазовых переходов, включая 8 различных типов твердых фаз, известных науке.

Однако в предыдущих исследованиях висмута структурные изменения, вызванные давлением, не сохранялись после его снижения. Ученые под руководством Ю Шу, использовав нарастающее давление и температуру, создали такую форму висмута, которая обладала «структурной памятью» предыдущей фазы.

Когда висмут переходил в жидкое состояние при давлении, превышающем нормальное атмосферное в 14 000 — 24 000 раз (от 1,4 до 2,4 ГПа) и при 982 градусах Цельсия, а затем медленно охлаждался до твердого состояния, он «запоминал» некоторые структурные особенности жидкой фазы.

«Структура жидкости под высоким давлением и одновременно с применением температуры становится более беспорядочной, переходя в состояние, которое мы зовем „глубокой жидкостью“. Некоторые структурные характеристики сохраняются, даже когда висмут снова охлаждается до твердой фазы, — объясняет Гоинь Шэнь. — Впервые такой эффект можно наблюдать в элементарных металлах».

Любопытно, что «память» соотносится с изменением в поведении магнитного поля, которое то отталкивает, то притягивает. Ученые уверены, что возможно было бы вызвать схожие сдвиги в физических свойствах других схожих элементов, в частности, церия, сурьмы, плутония и прочих, сообщает Phys.org.

Летом прошлого года канадские ученые разработали жидкий металл, способный двигаться автономно, без внешних стимуляторов, только благодаря специально подобранному химическому составу. С помощью этого метода ученые создали несколько подвижных объектов, переключателей и насосов.