Il nuovo lavoro di un team che include Guoyin Shen e Yoshio Kono di Carnegie ha utilizzato alta pressione e temperatura per rivelare una sorta di "memoria strutturale" in campioni di bismuto metallico, una scoperta con un grande potenziale di ingegneria elettrica.

Il bismuto è un elemento storicamente interessante per gli scienziati, poiché durante lo studio sono state fatte una serie di importanti scoperte nel mondo della fisica dei metalli, comprese importanti osservazioni sull'effetto dei campi magnetici sulla conduttività elettrica.

Il bismuto ha un numero di fasi. Una fase chimica è una configurazione distintiva delle molecole che compongono una sostanza. Il congelamento dell'acqua in ghiaccio o l'ebollizione in vapore sono esempi di come i cambiamenti nelle condizioni esterne possono indurre una transizione da una fase all'altra. Ma per i fisici e gli scienziati dei materiali, l'applicazione di pressioni e temperature estreme può portare a una grande varietà di altre fasi. Per esempio, in condizioni di pressione e temperatura crescenti il ​​bismuto subisce una serie di transizioni di fase, compresi otto diversi tipi di fasi solide osservate finora.

In precedenti studi sul bismuto, i cambiamenti strutturali indotti dalla pressione non sono stati mantenuti quando la pressione è stata ridotta. Però, il team di ricerca, che includeva l'autore principale Yu Shu e i colleghi Dongli Yu, Wentao Hu, Bo Xu, Julong He, e Zhongyuan Liu dell'Università di Yanshan, e Yanbin Wang dell'Università di Chicago, hanno utilizzato un percorso di successive condizioni di pressione e temperatura per creare una forma di bismuto che ha una "memoria strutturale" di una fase precedente.

Quando il bismuto viene portato allo stato liquido al di sotto di 14, 000 e 24, 000 volte la normale pressione atmosferica (da 1,4 a 2,4 gigapascal) e a circa 1, 800 gradi Fahrenheit (1, 250 Kelvin), e viene poi lentamente raffreddato allo stato solido, il solido "ricorda" alcuni dei motivi strutturali del suo predecessore liquido.

"Il liquido ad alta pressione diventa più strutturalmente disordinato quando viene applicato il calore, assumendo quello che chiamiamo uno stato di "liquido profondo", alcune caratteristiche strutturali delle quali permangono anche quando il bismuto viene raffreddato di nuovo allo stato solido, " ha spiegato Shen. "Questa è la prima volta che un tale effetto è stato visto in un metallo elementare."

affascinante, questa "memoria" è correlata con il passaggio dall'essere respinti da un campo magnetico all'essere attratti da un campo magnetico. Il team ritiene che sarà possibile indurre un simile cambiamento nelle proprietà fisiche in altri, simile, elementi, compreso cerio, antimonio, plutonio, e altri.