Металл, тающий в руках, поразил ученых

Галлий продемонстрировал неожиданное поведение, которое ставит под сомнение многолетние предположения о его жидкой структуре, сообщает Zakon.kz.

Как пишет издание SciTechDaily, галлий, впервые обнаруженный в 1875 году, уже сейчас отличается необычным поведением. Он плавится при температуре около 30°C, то есть может разжижаться в теплом помещении или даже в чашке чая.

Теперь ученые из Оклендского университета заявляют, что им удалось разгадать давнюю загадку поведения галлия.

На атомном уровне галлий ведет себя не как типичный металл. В твердом состоянии атомы образуют димеры и ковалентные связи, обмениваясь электронами способом, более характерным для неметаллов. Кроме того, в твердом состоянии он менее плотный, чем в жидком, подобно льду, плавающему на воде.

Используя крупномасштабные модели, детально отслеживающие движение атомов, команда обнаружила, что эти связи исчезают непосредственно при температуре плавления. Затем неожиданно они начинают появляться снова по мере дальнейшего повышения температуры.

Это изменение помогает объяснить давнюю загадку. Когда галлий плавится, он лучше проводит электричество и его удельное сопротивление падает. По мере нагревания жидкости удельное сопротивление снова возрастает нелинейным образом. Исследователи связывают это с изменением роли связей, при этом усиление структурной организации снова наблюдается при более высоких температурах.

Они указывают на энтропию, или беспорядок, как на ключевой фактор. Когда связи разрываются во время плавления, беспорядок резко возрастает, стабилизируя жидкость и понижая температуру плавления.