Школьные учебники говорят о трех основных состояниях материи. Но реальность, как выясняется, сложнее и страннее, особенно на границе между жидким и твердым.
Учёные из Ноттингемского университета (University of Nottingham) в Великобритании и Ульмского университета (Ulm University) в Германии плавили наночастицы золота, платины и палладия на графеновой подложке. Они наблюдали за процессом с помощью сверхточного электронного микроскопа SALVE (Sub-Angstrom Low-Voltage Electron) в Ульме. Ожидали увидеть хаос: атомы в жидкости должны беспорядочно двигаться.
Но картина оказалась иной. Часть атомов, вопреки всем ожиданиям, оставалась на месте, как будто встроившись в кристаллическую решётку, которой еще не существует. Эти атомы оставались неподвижными и связывались с материалами-носителями вокруг точечного дефекта.
Это открытие стало ключом к управлению. Ученые научились искусственно создавать такие дефекты с помощью электронного луча, увеличивая число неподвижных атомов. Более того, они смогли выстроить из них своеобразное кольцо — атомный «загон» вокруг капли жидкости.
И вот здесь началось самое необычное. Металл внутри такого «загона» отказывался кристаллизоваться, даже когда температуру опускали на сотни градусов ниже обычной точки замерзания. Для платины этот «переохлажденный» режим составил около 350 °C, что более чем на 1000 градусов ниже типичного значения.
По сути, в одном образце сочетались свойства жидкости и твердого тела. Авторы работы и называют это гибридным состоянием.
В итоге металл все же затвердевал, но не в обычный кристалл, а в крайне нестабильную аморфную форму. Стоило разрушить кольцо неподвижных атомов, как она мгновенно превращалась в стандартный кристалл.
Такое фундаментальное открытие — не просто научный курьез. Оно может найти применение в технологиях, где критически важны свойства материалов на стыке фаз. Например, для создания более эффективных платиновых катализаторов в топливных элементах или для работы с редкоземельными металлами в энергетике. Теперь у инженеров может появиться новый рычаг влияния на процесс кристаллизации.
