Onderzoekers hebben onlangs een revolutionaire ontdekking gedaan op het gebied van materie. Ze hebben een nieuwe toestand van materie ontdekt die noch vast, noch vloeibaar, noch gas is. Dit nieuwe type materiaal wordt door de onderzoekers een ‘opgesloten onderkoelde vloeistof’ genoemd.
Normaal gesproken bewegen individuen in een vloeistof voortdurend en duwen ze tegen elkaar aan, vergelijkbaar met mensen in een drukke menigte. Echter, wetenschappers hebben een manier gevonden om sommige van deze atomen te immobiliseren door een onbeweeglijke ‘barrière’ te creëren die mobiele vloeibare atomen binnenin gevangen houdt. Wanneer de vloeistof op deze manier wordt opgesloten, vertoont deze een gedrag dat anders is dan alle bekende vormen van materie.
Een opvallend aspect van deze ontdekking is dat de opgesloten individuen in een vloeistof kunnen blijven, zelfs wanneer ze worden afgekoeld tot temperaturen ver onder hun normale vriespunt. Bijvoorbeeld, platina kan vloeibaar blijven bij temperaturen tot 350 graden Celsius, ruim 1000 graden onder het normale vriespunt. Professor Andrey Klobistov van de Universiteit van Nottingham, een co-auteur van het onderzoek, benadrukt dat deze ontdekking een nieuwe vorm van materie kan inluiden die de kenmerken van vaste stoffen en vloeistoffen in hetzelfde materiaal combineert.
Alle fysieke toestanden van materie, met uitzondering van plasma, worden bepaald door de mate waarin de moleculen en atomen in een materiaal bewegen. Wanneer een substantie van een vloeibare naar een vaste toestand gaat, veranderen de atomen van vrije beweging naar een strakke en geordende structuur. Dit overgangsmoment is cruciaal voor industriële toepassingen zoals metaalproductie en de farmaceutische industrie. Echter, vanwege de snelle bewegingen van atomen in een vloeistof, is het voor wetenschappers moeilijk geweest om precies te begrijpen wat er op dat moment gebeurt.
Om meer inzicht te krijgen, hebben de onderzoekers een scanning-elektronenmicroscoop gebruikt om te observeren hoe individuele atomen zich gedragen in kleine monsters gesmolten metaal. Door metalen nanodeeltjes zoals platina, goud en palladium op een ultradun grafeensubstraat te smelten, ontdekten ze dat sommige atomen op hun plaats bleven “plakken”. Door gerichte elektronenbindingen te gebruiken, konden ze nog meer atomen immobiliseren en uiteindelijk een complete ring van stationaire atomen rond een druppel gesmolten metaal creëren.
Deze opgesloten onderkoelde vloeistoffen hebben een geheel nieuwe toestand van materie onthuld. Ze blijven bewegen als vloeistoffen, zelfs bij temperaturen honderden graden onder hun vriespunt. Wanneer ze uiteindelijk stollen, vormen ze zeer onstabiele amorfe vaste stoffen in plaats van de gebruikelijke kristallijne structuren. Deze ontdekking opent mogelijkheden voor het gebruik van zeldzame metalen in de industrie, zoals platina, dat een cruciale rol speelt in industriële katalysatoren.
De mogelijkheid om deze metalen in een nieuwe staat van materie te transformeren kan ons begrip van katalysatoren verbeteren en leiden tot de ontwikkeling van zelfreinigende katalysatoren met verbeterde prestaties en een langere levensduur. Deze baanbrekende ontdekking opent nieuwe deuren voor de industrie en wetenschap, en belooft spannende ontwikkelingen op het gebied van materiaalonderzoek en technologie.
