Tässä vaiheessa materiaali osoittaa sekä kiinteiden että nestemäisten aineiden ominaisuuksia, mutta sitä ei voida luokitella kummaksiakaan niistä. Se voi tulla avaintekijäksi teknologiateollisuudessa.
Kokeilun aikana tarkkojen elektronimikroskooppien avulla löydettiin uusi aineen olomuoto – hybridivaihe, jossa yhdistyvät kiinteiden ja nestemäisten aineiden ominaisuudet. Tämä ainutlaatuinen atomien käyttäytyminen, jonka eurooppalaiset tutkijat ovat kuvanneet ACS Nano -lehdessä julkaistussa artikkelissa, voi muuttaa radikaalisti metallien tutkimusta, mikä on perustavanlaatuista teknologiateollisuudelle.
Kokeet osoittivat, että grafeenin atomikerroksella sulatetut kullan, platinan ja palladiumin nanohiukkaset osoittavat kaksinaista dynamiikkaa: suurin osa atomeista liikkuu sujuvasti, kun taas osa pysyy liikkumattomana muodostaen vakaan renkaan. Tutkijat ovat nimenneet tämän vaiheen ”kesytetyksi nesteeksi” ja uskovat, että se avaa uusia mahdollisuuksia kovettumisprosessien tulkinnalle.
Andrei Khlobistov, nanomateriaalien asiantuntija Nottinghamin yliopistosta, sanoi: ”Saavutuksemme voi merkitä uuden aineen muodon syntymistä, joka yhdistää kiinteiden ja nestemäisten aineiden ominaisuudet yhdessä materiaalissa.” Tutkijoiden mukaan tämä liikkuvuuden ja jäykän rakenteen rinnakkaiselo antaa ennennäkemättömän käsityksen siitä, miten metallit järjestäytyvät juuri ennen jähmettymistä.
Uusi hybridivaihe
Tutkimus tehtiin SALVE-elektronimikroskoopilla, joka mahdollistaa atomien liikkeen rekisteröinnin reaaliajassa. Ulmin yliopiston fyysikko Christopher Leystin mukaan: ”Käytimme grafeenia eräänlaisena uunina hiukkasten lämmittämiseen, ja sen sulamisen myötä atomit alkoivat liikkua nopeasti. Olimme kuitenkin yllättyneitä siitä, että jotkut atomit pysyivät liikkumattomina.” Tämä sulaneiden materiaalien epätavallinen käyttäytyminen antoi tutkijoille mahdollisuuden havaita kriittinen hetki, jolloin neste alkaa muuttua kiinteäksi.
Tutkijat havaitsivat, että kiinteät atomit vaikuttavat suoraan materiaalin lopulliseen rakenteeseen. Suurina määrinä ne estävät kiteiden muodostumisen, mikä johtaa amorfisen ja epävakaan kiinteän aineen muodostumiseen. Kun nämä kiinteät pisteet muuttuvat, sisäinen jännitys vähenee ja metalli palautuu normaaliin kiteiseen rakenteeseensa — ilmiö, joka on erittäin tärkeä uusien seosten kehittämisessä.
Elektronisen optiikan asiantuntija Ute Kaiser totesi, että havaittu liike muistuttaa kvanttiprosesseja, joissa hiukkaset osoittavat kaksinaista käyttäytymistä. Tieteelliselle yhteisölle tämä hybriditila osoittaa, että materia voi samanaikaisesti osoittaa järjestystä ja juoksevuutta, mikä oikeuttaa sen tunnustamisen uudeksi faasiksi.
Tiimi korostaa, että he ovat ensimmäistä kertaa onnistuneet ”vangitsemaan” kokonaisen atomin, mikä aiemmin oli mahdollista vain fotonien ja elektronien avulla. Tämä läpimurto mahdollistaa materiaalien tarkemman manipuloinnin ja optimoi niukkojen metallien käytön energia-, varastointi- ja muuntamisteknologioissa.
