Sıvı metalde gizemli faz: Bilim insanlarından sabit atom keşfi

Nottingham ve Ulm Üniversiteleri’nden bilim insanları, sıvıların bilinen doğasına aykırı hareket eden ‘sabit atomlar’ keşfetti. 'Sınırlandırılmış aşırı soğutulmuş sıvı' olarak tanımlanan bu yeni hibrit hal, havacılıktan ilaç sanayine kadar pek çok stratejik sektörde üretim standartlarını değiştirmeye aday.

Maddenin üç hali (katı, sıvı, gaz) üzerindeki klasik tanımlar, gelişmiş mikroskopi teknikleriyle yeniden yazılıyor. Nottingham Üniversitesi ve Almanya’nın Ulm Üniversitesi araştırmacıları, sıvı bir maddenin içinde yüksek sıcaklıklara rağmen hareket etmeyen sabit atomlar tespit etti. ACS Nano dergisinde yayımlanan çalışma, özellikle kontrollü katılaşmaya dayanan sanayi kollarında verimlilik artışının anahtarı olarak görülüyor.

ELEKTRON MİKROSKOBU İLE ATOMİK 'OCAK'

Araştırma ekibi, atomik olarak ince bir destek olan grafen üzerine platin, altın ve paladyum gibi metal nanopartikülleri yerleştirerek süreci başlattı. Grafeni bir tür ‘ocak’ gibi kullanarak metalleri eriten bilim insanları, transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ile süreci anlık olarak izledi.

Ulm Üniversitesi'nden Dr. Christopher Leist, şaşırtıcı gözlemi şu sözlerle aktardı: "Metaller eridikçe atomların hızla hareket etmesini bekliyorduk ancak bazı atomların destek üzerindeki kusur bölgelerine sıkıca bağlanarak sabit kaldığını gördük. Bu güçlü bağ, aşırı yüksek sıcaklıklarda dahi bozulmadı."

KATILAŞMA SÜRECİNDE KONTROL ARTIK İNSANDA

Deneyler, bu sabitlenmiş atomların sıvının katılaşma mekanizmasını kökten değiştirdiğini kanıtladı. Sabit atom sayısı arttıkça, sıvının normal kristal yapısına geçişi engelleniyor ve ortaya amorf bir metal yapısı çıkıyor.

Profesör Andrei Khlobystov, bu durumun pratik etkilerini şu örnekle açıkladı: "Sıvı bu atomik kafese hapsolduğunda, donma noktası normalden 1000 derece daha aşağıya düşebiliyor. Örneğin platin, 350°C gibi şaşırtıcı derecede düşük sıcaklıklarda bile sıvı halde kalabiliyor."

STRATEJİK SEKTÖRLERDE VERİMLİLİK ARTIŞI

Keşfedilen bu yeni hibrit hal, sanayinin pek çok kritik kolunda doğrudan uygulama alanı bulacak:

• Katalizör Teknolojileri: Platin/karbon bazlı katalizörlerin ömrünü uzatacak ve kendi kendini temizleyen sistemlerin önünü açacak.
• İlaç ve Havacılık: Hassas katılaşma süreçlerinin yönetilmesini sağlayarak malzeme dayanıklılığını artıracak.
• Enerji Depolama: Nadir metallerin daha verimli kullanılmasını sağlayarak temiz enerji teknolojilerinde maliyetleri düşürecek.

GELECEĞİN TEMİZ TEKNOLOJİLERİNE IŞIK TUTACAK

Nottingham Üniversitesi'nden Dr. Jesum Alves Fernandes, platinin dünyadaki en yaygın katalizörlerden biri olduğunu hatırlatarak, bu keşfin katalizörlerin çalışma mantığını temelden sarsabileceğini vurguladı. Bilim insanları, gelecekte bu sabitlenmiş atomların yerleşimini hassas bir şekilde kontrol ederek, enerji dönüşümü ve depolama alanında daha karmaşık ve verimli ‘atomik kafesler’ oluşturmayı hedefliyor.