發現新物質狀態，原子可以同時是固體和液體，暫命名「鏈熔態」
鉀是我們所知道最簡單的金屬之一，原子在正常條件下有條不紊地排列，然而當遇上極端條件，再簡單的事物都會變得複雜。最新模擬研究證實，包括鉀在內的某些元素若面臨極端壓力、溫度，內部原子會同時出現固態和液態相，科學家已將這種全新物質狀態命名為「chain-melted state」（暫譯鏈熔態）。
宇宙萬物中，肉眼能見的所有有形物體都是物質，最基本的三大物質狀態我們耳熟能詳，即：固態、液態與氣態。隨著近代實驗技術進步，科學家開始發現更多物質狀態，比如玻色─愛因斯坦凝態、費米子凝聚態、夸克-膠子漿等。
此前我們認為，構成物質的原子在同一時間、同樣環境下只會呈現固態、液態或氣態其中一種，比如當物質呈現固態時，代表內部粒子（包括原子、分子、離子）彼此受化學鍵（chemical bond）緊密牽制，無法自由行動；當物質呈現液態時，雖然內部粒子仍受化學鍵（chemical bond）牽連，但分子之間能量夠大，有一定的移動自由度。
在金屬晶體中，原子排列緊密，結構看上去整齊乾淨，然而當遇到極端條件，再簡單的金屬都會發生複雜的變化，比如導電金屬鈉在高壓下反而轉變為絕緣體、鋰金屬在高壓或低溫下成為超導體；大約 15 年前，科學家曾發現鈉在承受極端壓力時（約地球大氣壓力 2 萬倍），顏色從銀色轉為透明。
幾年前，另一組實驗表明鉀在高壓環境下，原本井然有序的原子排列趨向複雜（如下圖），5 個原子管排成 X 型（正方形的 4 個角和中間），四邊則有 4 條原子鏈連接。
（Source：《物理評論 B》期刊論文）
現在，英國愛丁堡大學團隊最新研究發現，鉀在極高壓高溫環境下出現了奇異的全新物態。科學家以電腦模擬 2 萬個鉀原子在 2～4 GPa 壓力、溫度 126～530℃ 下會有什麼表現，結果發現，此時鉀原子構成的晶格結構仍維持固體，但原子鏈熔化為無序液體，進入所謂的鏈融態（chain-melted state）。
研究人員說，包括鈉、鉍等 6 種元素，可能都具有這種鏈熔態，如果我們能在其他材料中創造出鏈熔態，或許會出現各式各樣無法想像的應用──雖然它的壓力條件需求有點太嚴苛。新論文發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）。
A New 'State' of Matter Can Be Solid And Liquid at The Same Time
Researchers discover state of matter which is simultaneously solid and liquid
Confirmed: New phase of matter is solid and liquid at the same time
（首圖來源：pixabay）