Lorenco Livermoro nacionalinės laboratorijos (JAV) tyrėjai, bendradarbiaudami su kolegomis iš Prancūzijos, išsiaiškino, jog cerio kristalai, veikiami aukšto slėgio, ima elgtis labai neįprastai.
Pravartu priminti, kad cheminis elementas ceris yra įdomus tuo, jog gali būti naudojamas kaip katalizatorius ir kuro priedas.
Kuomet kietasis kūnas yra slegiamas, tam tikru momentu vidinės energijos kaita nulemia atomų išsidėstymo pokytį, kuris fizikoje vadinamas faziniu virsmu. Kai tai nutinka, įprasta, jog pakinta atomų išsidėstymo geometrija. Vis dėlto šis reiškinys ceriui negalioja.
Kuomet cerio metalas yra paveikiamas 75 tūkst. atmosferų slėgio, kristalo atomų išsidėstymas įgauna mažesnius matmenis ir transformuojasi į du kristalus. Danas Farberis (Dan Farber) kartu su kolegomis parodė, kad susidariusieji kristalai pasižymi tokia pačia sandara (vienas yra didelis kubas, kitas yra mažesnis jo brolis) ir turi tą pačią erdvinę orientaciją (abu kubai orientuoti ta pačia kryptimi). Tai reiškia, jog abi fazės pasižymi ta pačia kristaline sandara, skiriasi tik jų tūris. Tai visiškai unikalus reiškinys, iki šiol nestebėtas kietųjų kūnų fazinių virsmų procesuose.
Fazinis virsmas, pasireiškiantis dviem tos pačios sandaros, bet skirtingo tūrio kristalais, kažkiek primena sienos mūrijimą tos pačios formos, tačiau skirtingų matmenų plytomis – pastatyti ištisą sieną būtų nepaprastai sudėtinga.
Tam, kad cerio kristalą paveiktų itin aukštu slėgiu, mokslininkų komanda, kurią be Lorenco Livermoro nacionalinės laboratorijos atstovų dar sudarė tyrėjai iš Pjero ir Marijos Kiuri universiteto (Prancūzija), panaudojo deimantinį priekalą. Jie taipogi pritaikė rentgeno spindulių difrakcijos metodą, kad galėtų nustatyti cerio sandaros ir tūrio pokyčius.
„Mūsų gauti duomenys aiškiai rodo, jog virsmo mechanizmą galima pagrįsti kristalografijos ir termodinamikos dėsniais, o tai savo ruožtu patvirtina krizinio taško egzistavimą ir parodo neblogą izomorfinio scenarijaus atitikimą, – aiškina grupės narys Kevinas Mūras (Kevin Moore). – Mums pavyko eksperimentiškai nustatyti cerio būsenos lygtį esant temperatūrai, artimai krizinei, ir pirmąkart parodyti, jog ją neblogai perpratome klasikinių sistemų skystos ir dujinės būsenos virsmų teorijos rėmuose. Ši išvada reiškia, jog žengtas labai svarbus žingsnis siekiant nustatyti patikimą ir vienareikšmiškai apibrėžtą cerio fazinių virsmų mechanizmą. Ceris atvertų kelią kitiems cheminiams elementams, pavyzdžiui, plutoniui, kuriam būdingi lokalizacijos ir delokalizacijos reiškiniai, aptinkami f elektronų sistemose“.
Mokslininkų darbas netrukus turėtų pasirodyti „Physical Review Letters“ žurnale.
