Científicos demuestran que un metal simple puede ser líquido y sólido a la vez. Un cambio total a nuestros anteriores conceptos.

La materia toma muchas formas , pero la mayoría de nosotros estamos familiarizados con los tres estados básicos: sólido, líquido y gas. Ahora, por primera vez, los científicos han descubierto que es posible que la materia exista en dos de estos estados a la vez.

Específicamente, el potasio metálico puede ser un sólido y un líquido simultáneamente, si lo tratas así. Simplemente aplique presión extrema y temperatura extrema y ¡listo! Usted tiene una porción de potasio que es tanto sólida como fundida.

Andreas Hermann, de la University of Edinburgh, dijo a National Geographic:

Sería como sostener una esponja llena de agua que comienza a gotear, excepto que la esponja también está hecha de agua”.

Potasio: sólido y líquido a la vez

El potasio es bastante simple. Tiene una estructura de red cristalina básica y limpia en su forma sólida. Pero cuando se somete a condiciones extremas, pueden suceder cosas extrañas a los metales simples.

Sabemos, por ejemplo, que el metal conductor de sodio se convierte en un aislante a alta presión. El litio se convierte en un superconductor a alta presión y baja temperatura.

Potasio bajo presión. Crédito: McBride et al., Phys. Rev. B, 2015

Los experimentos anteriores con potasio a alta presión mostraron que sus átomos se organizan en una compleja disposición: cinco tubos de átomos en una formación cuadrada, cuatro en las esquinas y uno en el centro; y cuatro cadenas de átomos unidos entre sí.

Cuando se aplica calor, las cadenas desaparecen; los investigadores llamaron a esto «chain-melting transition» («transición de fusión de la cadena»), que se cree que ocurre cuando las cadenas de potasio pasan de un estado ordenado a uno desordenado.

Simulando miles de átomos de potasio

Para intentar averiguar por qué sucedió esto, en el último estudio, los investigadores utilizaron poderosas simulaciones por computadora para observar el comportamiento de aproximadamente 20.000 átomos de potasio en condiciones extremas.

Cuando la presión y la temperatura son lo suficientemente altas (de 2 a 4 gigapascales), los átomos de potasio se organizan en cadenas y redes interconectadas.

Las interacciones químicas entre los átomos de la red son fuertes, por lo que permanecen como un sólido ordenado cuando se aplica una temperatura entre 400 y 800 grados Kelvin. Pero mientras tanto, las cadenas se funden en un estado líquido desordenado.

Potasio. Crédito: Keministi / Wikimedia Commons

El equipo está llamando a este nuevo estado la «chain-melted phase» («fase fundida en cadena»), y cree que puede existir en una amplia gama de materiales, incluidos el sodio y el bismuto, en las condiciones adecuadas, que probablemente varían de las condiciones requeridas para inducir el estado.

Hermann dijo:

El potasio es uno de los metales más simples que conocemos, pero si lo aprietas, forma estructuras muy complicadas. Hemos demostrado que este estado inusual pero estable es en parte sólido y en parte líquido. Recrear este estado inusual en otros materiales podría tener todo tipo de aplicaciones”.

La investigación se publicará en Proceedings of the National Academy of Sciences.