Cercetători de la Universitatea Brown și Universitatea din Michigan au reușit o ispravă care era până acum rezervată viselor febrile ale fizicienilor teoreticieni: au creat și stabilizat o nouă fază a materiei folosind particule minuscule de argint aranjate ca niște cărămizi LEGO cosmice. Lucrarea, publicată în revista Science, surprinde o stare structurală intermediară care apare fulgerător în timpul transformării dintre două aranjamente cristaline comune întâlnite în metale – o stare atât de efemeră încât oamenii de știință doar bănuiseră că există.

Noul material nu doar stă acolo arătând exotic; el prezintă și un comportament optic neobișnuit, mai exact cuplaj profund-puternic lumină-materie, unde electronii din nanoparticulele de argint vibrează în sincron cu undele luminoase și devin cuantic întrepătrunși. Remarcabil, acest efect are loc la temperatura camerei, ceea ce este ca și cum ai găsi un pinguin prosperând în Sahara. Cercetătorii sugerează că acest lucru ar putea fi util în cele din urmă pentru calculatoare cuantice și alte tehnologii de informație cuantică – pentru că ce are nevoie lumea este mai multe moduri de a calcula lucruri care sunt simultan aici și nu aici.

Pentru a-și construi minunea microscopică, echipa a sintetizat nanoparticule de argint în formă de octaedre trunchiate – le numesc „meconi” – care seamănă cu un diamant cu colțurile tăiate, rezultând o geometrie cu 14 fețe. Autorul principal Yasutaka Nagaoka și echipa au ajustat condițiile de încălzire pentru a produce meconi cu grade variate de rotunjime, apoi i-au acoperit cu lanțuri moleculare lungi care au acționat ca niște conectori lipicioși, permițând particulelor să se autoasambleze în structuri ordonate mai mari numite superrețele de nanoparticule.

„Munca noastră este un pic ca și cum copiii s-ar juca cu cărămizi LEGO,” a spus Ou Chen, profesor asociat de chimie la Brown și autor corespondent, într-o posibilă cea mai relatabilă analogie științifică de la „este ca un balon și o cărămidă.” Acoperirile moleculare, a descoperit echipa, au jucat un rol critic în stabilizarea aranjamentelor care se potriveau cu structurile tranzitorii prezise de calea Nishiyama-Wassermann – un model de frunte pentru modul în care metalele trec între aranjamentele cristaline cubice cu fețe centrate (FCC) și cubice cu corp centrat (BCC).

„Oamenii de știință în materiale s-au preocupat de mult timp de cum să controleze cantitatea de FCC și BCC în metalele lor, dar tranzițiile între aceste faze au fost greu de studiat deoarece sunt atât de instabile,” a spus Tim Moore, coautor al studiului de la Universitatea din Michigan. „A putea observa aceste structuri este o descoperire fundamentală în știința materialelor.” Cercetarea a fost susținută de un munte de granturi de la National Science Foundation și Departamentul de Energie, pentru că, se pare, descoperirea unei noi faze a materiei nu este ieftină.

„De fiecare dată când poți identifica o nouă fază a materiei, noi aplicații vor apărea,” a adăugat Chen, ceea ce este echivalentul științific al „construiește-l și vor veni” – presupunând că „ei” sunt computere cuantice și senzori avansați.