Những chất có đặc tính tuyệt vời. Chất đáng kinh ngạc Hóa chất có đặc tính khác thường

tùy chọn "cực đoan nhất". Chắc chắn, tất cả chúng ta đều đã nghe những câu chuyện về nam châm đủ mạnh để gây thương tích cho trẻ em từ bên trong và axit sẽ truyền qua tay bạn chỉ trong vài giây, nhưng thậm chí còn có những phiên bản "cực đoan" hơn về những điều này.

1. Vật chất đen tối nhất mà con người biết đến

Điều gì xảy ra nếu bạn xếp chồng các cạnh của ống nano carbon lên nhau và xen kẽ các lớp của chúng? Kết quả là vật liệu hấp thụ 99,9% ánh sáng chiếu vào nó. Bề mặt vi mô của vật liệu không đồng đều và thô ráp, khúc xạ ánh sáng và cũng là bề mặt phản chiếu kém. Sau đó, hãy thử sử dụng ống nano carbon làm chất siêu dẫn theo một thứ tự cụ thể, điều này khiến chúng trở thành chất hấp thụ ánh sáng tuyệt vời và bạn sẽ có một cơn bão đen thực sự. Các nhà khoa học đang thực sự bối rối trước khả năng sử dụng của chất này, vì trên thực tế, ánh sáng không bị “mất đi”, chất này có thể được sử dụng để cải tiến các thiết bị quang học như kính thiên văn và thậm chí được sử dụng cho pin mặt trời hoạt động với hiệu suất gần như 100%.

2. Chất dễ cháy nhất

Rất nhiều thứ cháy với tốc độ đáng kinh ngạc, chẳng hạn như xốp, napalm, và đó mới chỉ là khởi đầu. Nhưng nếu có một chất có thể đốt cháy trái đất thì sao? Một mặt, đây là một câu hỏi mang tính khiêu khích nhưng nó được hỏi như một điểm khởi đầu. Clo triflorua nổi tiếng là một chất dễ cháy khủng khiếp, mặc dù Đức Quốc xã tin rằng chất này quá nguy hiểm khi sử dụng. Khi những người thảo luận về nạn diệt chủng tin rằng mục đích sống của họ không phải là sử dụng thứ gì đó vì nó quá nguy hiểm, thì điều đó ủng hộ việc xử lý cẩn thận những chất này. Họ kể rằng một ngày nọ, một tấn chất này tràn ra và một đám cháy bắt đầu, 30,5 cm bê tông và một mét cát sỏi cháy hết cho đến khi mọi thứ lắng xuống. Thật không may, Đức Quốc xã đã đúng.

3. Chất độc nhất

Nói cho tôi biết, bạn ít muốn bôi gì lên mặt nhất? Đây có thể là chất độc nguy hiểm nhất, đúng ra sẽ chiếm vị trí thứ 3 trong số các chất cực đoan chính. Chất độc như vậy thực sự khác với chất đốt cháy xuyên qua bê tông và chất axit mạnh nhất trên thế giới (sẽ sớm được phát minh). Mặc dù không hoàn toàn đúng nhưng chắc chắn bạn đã từng nghe cộng đồng y tế nói về Botox, và nhờ nó mà chất độc nguy hiểm nhất đã trở nên nổi tiếng. Botox sử dụng độc tố botulinum, do vi khuẩn Clostridium botulinum sản xuất và nó rất nguy hiểm, với lượng muối đủ để giết chết một người nặng 200 pound. Trên thực tế, các nhà khoa học đã tính toán rằng chỉ cần phun 4 kg chất này cũng đủ giết chết toàn bộ con người trên trái đất. Một con đại bàng có lẽ sẽ đối xử nhân đạo với rắn đuôi chuông hơn nhiều so với chất độc này đối xử với con người.

4. Chất nóng nhất

Có rất ít thứ trên thế giới được con người biết đến là nóng hơn bên trong Hot Pocket mới nướng bằng lò vi sóng, nhưng thứ này có vẻ sẽ phá vỡ kỷ lục đó. Được tạo ra bằng cách cho các nguyên tử vàng va chạm với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, chất này được gọi là "súp" quark-gluon và đạt tới nhiệt độ điên cuồng 4 nghìn tỷ độ C, nóng hơn gần 250.000 lần so với vật chất bên trong Mặt trời. Lượng năng lượng giải phóng trong vụ va chạm sẽ đủ để làm tan chảy các proton và neutron, bản thân chúng có những đặc điểm mà bạn thậm chí không thể nghi ngờ. Các nhà khoa học cho biết vật liệu này có thể cho chúng ta cái nhìn thoáng qua về sự hình thành vũ trụ của chúng ta như thế nào, vì vậy cần hiểu rằng các siêu tân tinh nhỏ bé không được tạo ra chỉ để cho vui. Tuy nhiên, tin thực sự tốt là "súp" chiếm một phần nghìn tỷ centimet và kéo dài trong một phần nghìn tỷ một phần nghìn tỷ giây.

5. Axit ăn da nhất

Axit là một chất khủng khiếp, một trong những con quái vật đáng sợ nhất trong điện ảnh được truyền máu axit khiến hắn còn khủng khiếp hơn cả một cỗ máy giết người (Alien), nên đã ăn sâu vào trong chúng ta rằng tiếp xúc với axit là một điều rất xấu. Nếu "người ngoài hành tinh" chứa đầy axit florua-antimon, họ không chỉ rơi sâu xuống sàn mà khói thải ra từ xác chết của họ sẽ giết chết mọi thứ xung quanh. Axit này mạnh hơn axit sulfuric 21019 lần và có thể thấm qua thủy tinh. Và nó có thể phát nổ nếu bạn thêm nước. Và trong quá trình phản ứng của nó, khói độc sẽ thoát ra có thể giết chết bất cứ ai trong phòng.

6. Chất nổ mạnh nhất

Trên thực tế, nơi đây hiện đang được chia sẻ bởi hai thành phần là HMX và heptanitrocubane. Heptanitrocubane chủ yếu tồn tại trong phòng thí nghiệm và tương tự như HMX, nhưng có cấu trúc tinh thể đậm đặc hơn, có khả năng phá hủy lớn hơn. Mặt khác, HMX tồn tại với số lượng đủ lớn đến mức có thể đe dọa sự tồn tại vật chất. Nó được sử dụng làm nhiên liệu rắn cho tên lửa và thậm chí cả ngòi nổ vũ khí hạt nhân. Và điều cuối cùng là tồi tệ nhất, bởi vì mặc dù nó xảy ra dễ dàng như thế nào trong phim, nhưng việc bắt đầu phản ứng phân hạch/nhiệt hạch dẫn đến các đám mây hạt nhân phát sáng trông giống như nấm không phải là một nhiệm vụ dễ dàng, nhưng HMX đã làm được điều đó một cách hoàn hảo.

7. Chất phóng xạ mạnh nhất

Nói về bức xạ, điều đáng nói là các thanh "plutonium" màu xanh lá cây phát sáng trong phim The Simpsons chỉ là hư cấu. Chỉ vì thứ gì đó có tính phóng xạ không có nghĩa là nó phát sáng. Điều đáng nói vì polonium-210 có tính phóng xạ cao đến mức nó phát sáng màu xanh lam. Cựu điệp viên Liên Xô Alexander Litvinenko đã bị lừa khi cho chất này vào thức ăn của mình và qua đời vì bệnh ung thư ngay sau đó. Đây không phải là điều bạn muốn đùa; sự phát sáng là do không khí xung quanh vật liệu bị ảnh hưởng bởi bức xạ, và trên thực tế, các vật thể xung quanh nó có thể nóng lên. Ví dụ, khi chúng ta nói “bức xạ”, chúng ta nghĩ đến một lò phản ứng hạt nhân hoặc vụ nổ nơi phản ứng phân hạch thực sự xảy ra. Đây chỉ là sự giải phóng các hạt bị ion hóa chứ không phải sự phân tách các nguyên tử ngoài tầm kiểm soát.

8. Chất nặng nhất

Nếu bạn nghĩ chất nặng nhất trên Trái đất là kim cương thì đó là một suy đoán đúng đắn nhưng không chính xác. Đây là một thanh nano kim cương được thiết kế kỹ thuật. Nó thực sự là một tập hợp các viên kim cương có kích thước nano, loại vật chất ít bị nén nhất và nặng nhất mà con người biết đến. Nó không thực sự tồn tại, nhưng điều đó sẽ khá tiện dụng vì nó có nghĩa là một ngày nào đó chúng ta có thể che ô tô của mình bằng vật liệu này và loại bỏ nó khi xảy ra va chạm với tàu hỏa (không phải là một sự kiện thực tế). Chất này được phát minh ở Đức vào năm 2005 và có thể sẽ được sử dụng ở mức độ tương tự như kim cương công nghiệp, ngoại trừ chất mới này có khả năng chống mài mòn cao hơn kim cương thông thường.

9. Chất có từ tính nhất

Nếu cuộn cảm là một mảnh nhỏ màu đen thì nó cũng có chất như vậy. Chất này, được phát triển vào năm 2010 từ sắt và nitơ, có cường độ từ tính lớn hơn 18% so với chất giữ kỷ lục trước đó và mạnh đến mức buộc các nhà khoa học phải xem xét lại cách thức hoạt động của từ tính. Người phát hiện ra chất này đã tránh xa việc nghiên cứu của mình để không nhà khoa học nào khác có thể sao chép công trình của mình, vì có thông tin cho rằng một hợp chất tương tự đã được phát triển ở Nhật Bản vào năm 1996, nhưng các nhà vật lý khác không thể tái tạo nó, vì vậy chất này đã không được chính thức chấp nhận. Không rõ liệu các nhà vật lý Nhật Bản có nên hứa tạo ra Sepuku trong hoàn cảnh này hay không. Nếu chất này có thể được tái tạo, nó có thể báo trước một thời đại mới của động cơ điện tử và từ tính hiệu quả, có lẽ được tăng cường sức mạnh lên gấp nhiều lần.

10. Tính siêu chảy mạnh nhất

Siêu lỏng là trạng thái của vật chất (rắn hoặc khí) xảy ra ở nhiệt độ cực thấp, có độ dẫn nhiệt cao (mỗi ounce chất đó phải ở cùng nhiệt độ) và không có độ nhớt. Helium-2 là đại diện tiêu biểu nhất. Cốc helium-2 sẽ tự động dâng lên và tràn ra khỏi thùng chứa. Helium-2 cũng sẽ rò rỉ qua các vật liệu rắn khác, vì sự thiếu ma sát hoàn toàn cho phép nó chảy qua các lỗ vô hình khác mà helium thông thường (hoặc nước) sẽ không rò rỉ qua. Helium-2 không ở trạng thái thích hợp ở số 1, như thể nó có khả năng tự hoạt động, mặc dù nó cũng là chất dẫn nhiệt hiệu quả nhất trên Trái đất, tốt hơn đồng vài trăm lần. Nhiệt di chuyển qua Helium-2 nhanh đến mức nó truyền theo sóng, giống như âm thanh (thực tế được gọi là "âm thanh thứ hai"), thay vì bị tiêu tan, nơi nó chỉ di chuyển từ phân tử này sang phân tử khác. Nhân tiện, các lực điều khiển khả năng helium-2 bò dọc theo bức tường được gọi là “âm thanh thứ ba”. Bạn khó có thể tìm được thứ gì cực đoan hơn một chất yêu cầu định nghĩa về 2 loại âm thanh mới.

“Brainmail” hoạt động như thế nào - truyền tải thông điệp từ não này sang não khác qua Internet

10 bí ẩn của thế giới mà khoa học cuối cùng đã tiết lộ

10 câu hỏi chính về Vũ trụ mà các nhà khoa học đang tìm kiếm câu trả lời ngay bây giờ

8 điều khoa học không thể giải thích được

Bí ẩn khoa học 2.500 năm tuổi: Tại sao chúng ta ngáp

3 lý lẽ ngu ngốc nhất mà những người phản đối Thuyết Tiến hóa sử dụng để biện minh cho sự thiếu hiểu biết của họ

Liệu có thể nhận ra khả năng của các siêu anh hùng với sự trợ giúp của công nghệ hiện đại?

Nguyên tử, độ bóng, nuctemeron và bảy đơn vị thời gian khác mà bạn chưa từng nghe đến

Hầu hết mọi người có thể dễ dàng kể tên ba trạng thái cổ điển của vật chất: lỏng, rắn và khí. Ai biết khoa học một chút sẽ bổ sung plasma cho 3 loại này. Nhưng theo thời gian, các nhà khoa học đã mở rộng danh sách các trạng thái có thể có của vật chất ngoài bốn trạng thái này. Trong quá trình đó, chúng tôi đã học được rất nhiều điều về Vụ nổ lớn, thanh kiếm ánh sáng và trạng thái bí mật của vật chất ẩn giấu trong con gà khiêm tốn.

Chất rắn vô định hình là một tập hợp con khá thú vị của trạng thái rắn nổi tiếng. Trong một vật thể rắn bình thường, các phân tử được tổ chức tốt và không có nhiều chỗ để di chuyển. Điều này làm cho chất rắn có độ nhớt cao, là thước đo khả năng chống chảy. Mặt khác, chất lỏng có cấu trúc phân tử vô tổ chức cho phép chúng chảy, lan rộng, thay đổi hình dạng và mang hình dạng của vật chứa chúng. Chất rắn vô định hình nằm ở đâu đó giữa hai trạng thái này. Trong quá trình thủy tinh hóa, chất lỏng nguội đi và độ nhớt của chúng tăng lên đến mức chất này không còn chảy như chất lỏng nữa nhưng các phân tử của nó vẫn mất trật tự và không có cấu trúc tinh thể như chất rắn thông thường.

Ví dụ phổ biến nhất của chất rắn vô định hình là thủy tinh. Trong hàng ngàn năm, con người đã chế tạo ra thủy tinh từ silicon dioxide. Khi các nhà sản xuất thủy tinh làm nguội silica từ trạng thái lỏng, nó không thực sự đông cứng khi giảm xuống dưới điểm nóng chảy. Khi nhiệt độ giảm, độ nhớt tăng lên và chất này có vẻ cứng hơn. Tuy nhiên, các phân tử của nó vẫn còn rối loạn. Và sau đó thủy tinh trở nên vô định hình và đồng thời cứng. Quá trình chuyển đổi này cho phép các nghệ nhân tạo ra những cấu trúc kính đẹp và siêu thực.

Sự khác biệt về chức năng giữa chất rắn vô định hình và trạng thái rắn bình thường là gì? Trong cuộc sống hàng ngày, nó không đặc biệt đáng chú ý. Thủy tinh có vẻ hoàn toàn rắn chắc cho đến khi bạn nghiên cứu nó ở cấp độ phân tử. Và huyền thoại về việc thủy tinh nhỏ giọt theo thời gian không đáng một xu. Thông thường, huyền thoại này được ủng hộ bởi lập luận rằng kính cũ trong nhà thờ có vẻ dày hơn ở đáy, nhưng điều này là do quá trình thổi thủy tinh không hoàn hảo vào thời điểm kính được tạo ra. Tuy nhiên, việc nghiên cứu các chất rắn vô định hình như thủy tinh rất thú vị từ quan điểm khoa học để nghiên cứu sự chuyển pha và cấu trúc phân tử.

Chất lỏng siêu tới hạn (chất lỏng)

Hầu hết các quá trình chuyển pha xảy ra ở nhiệt độ và áp suất nhất định. Người ta thường biết rằng sự gia tăng nhiệt độ cuối cùng sẽ biến chất lỏng thành chất khí. Tuy nhiên, khi áp suất tăng cùng với nhiệt độ, chất lỏng sẽ chuyển sang lĩnh vực chất lỏng siêu tới hạn, chất lỏng có các đặc tính của cả chất khí và chất lỏng. Ví dụ, chất lỏng siêu tới hạn có thể đi qua chất rắn như chất khí, nhưng cũng có thể hoạt động như một dung môi như chất lỏng. Điều thú vị là chất lỏng siêu tới hạn có thể được chế tạo giống chất khí hơn hoặc giống chất lỏng hơn, tùy thuộc vào sự kết hợp giữa áp suất và nhiệt độ. Điều này đã cho phép các nhà khoa học tìm ra nhiều ứng dụng cho chất lỏng siêu tới hạn.

Mặc dù chất lỏng siêu tới hạn không phổ biến như chất rắn vô định hình, nhưng bạn có thể tương tác với chúng thường xuyên như tương tác với thủy tinh. Carbon dioxide siêu tới hạn được các công ty sản xuất bia yêu thích vì khả năng hoạt động như một dung môi khi phản ứng với hoa bia và các công ty cà phê sử dụng nó để sản xuất ra loại cà phê decaf ngon nhất. Chất lỏng siêu tới hạn cũng được sử dụng để làm cho quá trình thủy phân hiệu quả hơn và cho phép các nhà máy điện hoạt động ở nhiệt độ cao hơn. Nói chung, bạn có thể sử dụng các sản phẩm phụ của chất lỏng siêu tới hạn hàng ngày.

Khí thoái hóa

Trong khi chất rắn vô định hình ít nhất được tìm thấy trên hành tinh Trái đất, thì vật chất thoái hóa chỉ được tìm thấy ở một số loại sao nhất định. Một loại khí thoái hóa tồn tại khi áp suất bên ngoài của một chất được xác định không phải bởi nhiệt độ, như trên Trái đất, mà bởi các nguyên lý lượng tử phức tạp, đặc biệt là nguyên lý Pauli. Nhờ đó, áp suất bên ngoài của chất bị thoái hóa sẽ được duy trì ngay cả khi nhiệt độ của chất đó giảm xuống độ không tuyệt đối. Hai loại vật chất thoái hóa chính được biết đến: vật chất thoái hóa electron và vật chất thoái hóa neutron.

Vật chất thoái hóa điện tử tồn tại chủ yếu ở các sao lùn trắng. Nó hình thành trong lõi của một ngôi sao khi khối lượng vật chất xung quanh lõi cố gắng nén các electron của lõi xuống trạng thái năng lượng thấp hơn. Tuy nhiên, theo nguyên lý Pauli, hai hạt giống hệt nhau không thể ở cùng trạng thái năng lượng. Như vậy, các hạt “đẩy” vật chất xung quanh hạt nhân, tạo ra áp suất. Điều này chỉ có thể thực hiện được nếu khối lượng của ngôi sao nhỏ hơn 1,44 khối lượng Mặt Trời. Khi một ngôi sao vượt quá giới hạn này (được gọi là giới hạn Chandrasekhar), nó sẽ đơn giản sụp đổ thành sao neutron hoặc lỗ đen.

Khi một ngôi sao sụp đổ và trở thành sao neutron, nó không còn vật chất thoái hóa electron nữa mà được tạo thành từ vật chất thoái hóa neutron. Vì sao neutron nặng nên các electron kết hợp với proton trong lõi của nó để tạo thành neutron. Neutron tự do (neutron không liên kết trong hạt nhân nguyên tử) có chu kỳ bán rã 10,3 phút. Nhưng trong lõi của sao neutron, khối lượng của sao cho phép neutron tồn tại bên ngoài lõi, tạo thành vật chất thoái hóa neutron.

Các dạng vật chất thoái hóa kỳ lạ khác cũng có thể tồn tại, bao gồm cả vật chất lạ, có thể tồn tại ở dạng sao quark hiếm. Sao quark là giai đoạn giữa sao neutron và lỗ đen, trong đó các quark trong lõi bị tách rời và tạo thành một hỗn hợp gồm các quark tự do. Chúng ta chưa quan sát được loại sao này nhưng các nhà vật lý thừa nhận sự tồn tại của chúng.

Tính siêu chảy

Hãy quay trở lại Trái đất để thảo luận về chất siêu lỏng. Tính siêu lỏng là trạng thái của vật chất tồn tại ở một số đồng vị nhất định của helium, rubidium và lithium được làm lạnh đến gần độ không tuyệt đối. Trạng thái này tương tự như trạng thái ngưng tụ Bose-Einstein (ngưng tụ Bose-Einstein, BEC), với một vài điểm khác biệt. Một số BEC là chất siêu lỏng và một số chất siêu lỏng là BEC, nhưng không phải tất cả đều giống hệt nhau.

Helium lỏng được biết đến với tính chất siêu lỏng. Khi helium được làm lạnh đến "điểm lambda" -270 độ C, một phần chất lỏng sẽ trở thành siêu lỏng. Nếu bạn làm lạnh hầu hết các chất đến một điểm nhất định, lực hút giữa các nguyên tử sẽ vượt qua các dao động nhiệt trong chất đó, cho phép chúng tạo thành một cấu trúc rắn. Nhưng các nguyên tử helium tương tác với nhau yếu đến mức chúng có thể tồn tại ở dạng lỏng ở nhiệt độ gần như bằng không tuyệt đối. Hóa ra ở nhiệt độ này, đặc tính của từng nguyên tử trùng nhau, làm phát sinh các đặc tính siêu chảy kỳ lạ.

Chất siêu lỏng không có độ nhớt bên trong. Chất siêu lỏng được đặt trong ống nghiệm bắt đầu bò lên thành ống nghiệm, dường như bất chấp định luật trọng lực và sức căng bề mặt. Helium lỏng dễ dàng rò rỉ vì nó có thể lọt qua các lỗ cực nhỏ. Tính siêu lỏng còn có những tính chất nhiệt động kỳ lạ. Ở trạng thái này, các chất có entropy nhiệt động bằng 0 và độ dẫn nhiệt vô hạn. Điều này có nghĩa là hai chất siêu lỏng không thể phân biệt được về mặt nhiệt độ. Nếu bạn thêm nhiệt vào một chất siêu lỏng, nó sẽ dẫn chất đó nhanh đến mức hình thành các sóng nhiệt không đặc trưng cho chất lỏng thông thường.

ngưng tụ Bose-Einstein

Ngưng tụ Bose-Einstein có lẽ là một trong những dạng vật chất ít được biết đến nhất. Đầu tiên, chúng ta cần hiểu boson và fermion là gì. Fermion là một hạt có spin bán nguyên (như electron) hoặc hạt tổng hợp (như proton). Những hạt này tuân theo nguyên lý loại trừ Pauli, cho phép vật chất thoái hóa electron tồn tại. Tuy nhiên, một boson có spin nguyên đầy đủ và một số boson có thể chiếm cùng một trạng thái lượng tử. Boson bao gồm bất kỳ hạt mang lực nào (chẳng hạn như photon), cũng như một số nguyên tử, bao gồm helium-4 và các loại khí khác. Các nguyên tố thuộc loại này được gọi là nguyên tử boson.

Vào những năm 1920, Albert Einstein dựa trên công trình của nhà vật lý Ấn Độ Satyendra Nath Bose để đề xuất một dạng vật chất mới. Lý thuyết ban đầu của Einstein là nếu bạn làm lạnh một số khí nguyên tố nhất định đến nhiệt độ cao hơn độ không tuyệt đối một phần độ, thì hàm sóng của chúng sẽ hợp nhất để tạo ra một "siêu nguyên tử". Một chất như vậy sẽ thể hiện hiệu ứng lượng tử ở cấp độ vĩ mô. Nhưng phải đến những năm 1990, các công nghệ cần thiết để làm mát các bộ phận đến nhiệt độ như vậy mới xuất hiện. Năm 1995, các nhà khoa học Eric Cornell và Carl Wieman đã có thể kết hợp 2.000 nguyên tử thành một ngưng tụ Bose-Einstein đủ lớn để có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi.

Ngưng tụ Bose-Einstein có liên quan chặt chẽ với chất siêu lỏng nhưng cũng có những đặc tính độc đáo riêng. Điều buồn cười là BEC có thể làm chậm tốc độ bình thường của ánh sáng. Năm 1998, nhà khoa học Harvard Lene Howe đã có thể làm chậm ánh sáng xuống còn 60 km/h bằng cách chiếu tia laser qua mẫu BEC hình điếu xì gà. Trong các thí nghiệm sau đó, nhóm của Howe đã có thể chặn hoàn toàn ánh sáng trong BEC bằng cách tắt tia laser khi ánh sáng truyền qua mẫu. Những điều này đã mở ra một lĩnh vực truyền thông mới dựa trên điện toán ánh sáng và lượng tử.

Kim loại Jahn-Teller

Kim loại Jahn-Teller là đứa con mới nhất trong thế giới của các trạng thái vật chất, vì các nhà khoa học chỉ có thể chế tạo thành công chúng lần đầu tiên vào năm 2015. Nếu các thí nghiệm được các phòng thí nghiệm khác xác nhận, những kim loại này có thể thay đổi thế giới vì chúng có các đặc tính của cả chất cách điện và chất siêu dẫn.

Các nhà khoa học do nhà hóa học Cosmas Prassides dẫn đầu đã thử nghiệm bằng cách đưa rubidium vào cấu trúc của các phân tử carbon-60 (thường được gọi là fullerene), khiến fullerene có một dạng mới. Kim loại này được đặt tên theo hiệu ứng Jahn-Teller, hiệu ứng mô tả cách áp suất có thể thay đổi hình dạng hình học của các phân tử thành các cấu hình điện tử mới. Trong hóa học, áp suất đạt được không chỉ bằng cách nén một vật nào đó mà còn bằng cách thêm các nguyên tử hoặc phân tử mới vào cấu trúc có sẵn, thay đổi các đặc tính cơ bản của nó.

Khi nhóm nghiên cứu của Prassides bắt đầu bổ sung rubidium vào các phân tử carbon-60, các phân tử carbon đã chuyển từ chất cách điện sang chất bán dẫn. Tuy nhiên, do hiệu ứng Jahn-Teller, các phân tử cố gắng giữ nguyên cấu hình cũ, tạo ra một chất cố gắng trở thành chất cách điện nhưng lại có đặc tính điện của chất siêu dẫn. Sự chuyển đổi giữa chất cách điện và chất siêu dẫn chưa bao giờ được xem xét cho đến khi những thí nghiệm này bắt đầu.

Điều thú vị về kim loại Jahn-Teller là chúng trở thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ cao (-135 độ C, thay vì 243,2 độ thông thường). Điều này đưa chúng đến gần hơn mức chấp nhận được để sản xuất và thử nghiệm hàng loạt. Nếu được xác nhận, chúng ta có thể tiến một bước gần hơn tới việc tạo ra chất siêu dẫn hoạt động ở nhiệt độ phòng, từ đó sẽ cách mạng hóa nhiều lĩnh vực trong cuộc sống của chúng ta.

vật chất quang tử

Trong nhiều thập kỷ, người ta tin rằng photon là những hạt không có khối lượng, không tương tác với nhau. Tuy nhiên, trong vài năm qua, các nhà khoa học tại MIT và Harvard đã khám phá ra những cách mới để “tạo” khối lượng ánh sáng—và thậm chí tạo ra “” phản xạ ra khỏi nhau và liên kết với nhau. Một số người cảm thấy rằng đây là bước đầu tiên để tạo ra thanh kiếm ánh sáng.

Khoa học về vật chất quang tử phức tạp hơn một chút nhưng hoàn toàn có thể hiểu được. Các nhà khoa học bắt đầu tạo ra vật chất quang tử bằng cách thử nghiệm khí rubidium siêu lạnh. Khi một photon bắn qua chất khí, nó phản xạ và tương tác với các phân tử rubidium, mất năng lượng và chuyển động chậm lại. Rốt cuộc, photon rời khỏi đám mây rất chậm.

Những điều kỳ lạ bắt đầu xảy ra khi bạn cho hai photon đi qua một chất khí, tạo ra hiện tượng gọi là khối Rydberg. Khi một nguyên tử bị kích thích bởi một photon, các nguyên tử lân cận không thể bị kích thích ở mức độ tương tự. Nguyên tử bị kích thích tìm thấy chính nó trên đường đi của photon. Để một nguyên tử ở gần bị kích thích bởi photon thứ hai, photon thứ nhất phải đi qua chất khí. Các photon bình thường không tương tác với nhau nhưng khi gặp khối Rydberg, chúng đẩy nhau xuyên qua chất khí, trao đổi năng lượng và tương tác với nhau. Nhìn từ bên ngoài, các photon dường như có khối lượng và hoạt động như một phân tử đơn lẻ, mặc dù chúng thực sự không có khối lượng. Khi các photon thoát ra khỏi khí, chúng dường như tập hợp lại với nhau, giống như một phân tử ánh sáng.

Ứng dụng thực tế của vật chất quang tử vẫn còn nhiều nghi vấn, nhưng chắc chắn nó sẽ được tìm ra. Có lẽ thậm chí cả kiếm ánh sáng.

Siêu đồng nhất rối loạn

Khi cố gắng xác định xem một chất có ở trạng thái mới hay không, các nhà khoa học xem xét cấu trúc cũng như tính chất của chất đó. Năm 2003, Salvatore Torquato và Frank Stillinger thuộc Đại học Princeton đã đề xuất một trạng thái mới của vật chất gọi là siêu đồng nhất rối loạn. Mặc dù cụm từ này có vẻ giống như một nghịch lý, nhưng cốt lõi của nó gợi ý một loại chất mới có vẻ rối loạn khi nhìn kỹ, nhưng lại siêu đồng nhất và có cấu trúc khi nhìn từ xa. Một chất như vậy phải có tính chất của tinh thể và chất lỏng. Thoạt nhìn, điều này đã tồn tại trong plasma và hydro lỏng, nhưng gần đây các nhà khoa học đã phát hiện ra một ví dụ tự nhiên mà không ai ngờ tới: ở mắt gà.

Gà có năm tế bào hình nón ở võng mạc. Bốn cảm biến phát hiện màu sắc và một cảm biến chịu trách nhiệm về mức độ ánh sáng. Tuy nhiên, không giống như mắt người hay mắt lục giác của côn trùng, những tế bào hình nón này phân bố ngẫu nhiên, không có thứ tự thực sự. Điều này xảy ra vì các tế bào hình nón trong mắt gà có các vùng loại trừ xung quanh chúng và chúng không cho phép hai tế bào hình nón cùng loại ở gần nhau. Do vùng loại trừ và hình dạng của các hình nón, chúng không thể hình thành các cấu trúc tinh thể có trật tự (như trong chất rắn), nhưng khi tất cả các hình nón được coi là một, chúng dường như có một kiểu mẫu có trật tự cao, như được thấy trong các hình ảnh của Princeton bên dưới. Vì vậy, chúng ta có thể mô tả những tế bào hình nón này trong võng mạc của mắt gà là chất lỏng khi nhìn gần và là chất rắn khi nhìn từ xa. Điều này khác với chất rắn vô định hình mà chúng ta đã nói ở trên vì vật liệu siêu đồng nhất này sẽ hoạt động như một chất lỏng trong khi chất rắn vô định hình thì không.

Các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu trạng thái mới này của vật chất vì nó có thể phổ biến hơn suy nghĩ ban đầu. Hiện nay các nhà khoa học tại Đại học Princeton đang cố gắng điều chỉnh những vật liệu siêu đồng nhất như vậy để tạo ra các cấu trúc tự tổ chức và máy dò ánh sáng phản ứng với ánh sáng có bước sóng cụ thể.

Mạng chuỗi

Trạng thái nào của vật chất là chân không của không gian? Hầu hết mọi người không nghĩ về điều đó, nhưng trong mười năm qua, Xiao Gang-Wen ở MIT và Michael Levine ở Harvard đã đề xuất một trạng thái vật chất mới có thể đưa chúng ta khám phá ra các hạt cơ bản ngoài electron.

Con đường phát triển mô hình chất lỏng mạng lưới bắt đầu vào giữa những năm 90, khi một nhóm các nhà khoa học đề xuất cái gọi là giả hạt, dường như xuất hiện trong một thí nghiệm khi các electron truyền qua giữa hai chất bán dẫn. Có một sự chấn động vì các giả hạt hoạt động như thể chúng mang điện tích một phần, điều dường như không thể xảy ra đối với vật lý thời đó. Các nhà khoa học đã phân tích dữ liệu và cho rằng electron không phải là hạt cơ bản của Vũ trụ và có những hạt cơ bản mà chúng ta chưa khám phá ra. Công trình này đã mang lại cho họ giải thưởng Nobel, nhưng sau đó hóa ra một sai sót trong thí nghiệm đã ảnh hưởng đến kết quả công việc của họ. Các giả hạt đã bị lãng quên một cách thuận tiện.

Nhưng không phải tất cả. Wen và Levin lấy ý tưởng về giả hạt làm cơ sở và đề xuất một trạng thái vật chất mới, trạng thái lưới dây. Tính chất chính của trạng thái như vậy là sự vướng víu lượng tử. Giống như hiện tượng siêu đồng nhất mất trật tự, nếu bạn nhìn kỹ vào vật chất dạng lưới, nó trông giống như một tập hợp các electron mất trật tự. Nhưng nếu nhìn nó như một tổng thể, bạn sẽ thấy có trật tự cao do tính chất vướng víu lượng tử của các electron. Sau đó Wen và Lewin mở rộng nghiên cứu của họ sang đề cập đến các hạt khác và tính chất vướng víu.

Làm việc thông qua các mô hình máy tính về trạng thái mới của vật chất, Wen và Levin phát hiện ra rằng các đầu của lưới dây có thể tạo ra nhiều loại hạt hạ nguyên tử, bao gồm cả các "quasiparticles" huyền thoại. Một điều ngạc nhiên hơn nữa là khi vật liệu mạng dây dao động, nó sẽ dao động theo các phương trình Maxwell đối với ánh sáng. Wen và Levin đề xuất rằng vũ trụ chứa đầy các mạng lưới gồm các hạt hạ nguyên tử vướng víu, và các đầu của mạng lưới này đại diện cho các hạt hạ nguyên tử mà chúng ta quan sát được. Họ còn đề xuất rằng chất lỏng dạng lưới có thể cung cấp sự tồn tại của ánh sáng. Nếu chân không của không gian chứa đầy chất lỏng dạng lưới, nó có thể cho phép chúng ta kết hợp ánh sáng và vật chất.

Tất cả những điều này có vẻ rất xa vời, nhưng vào năm 1972 (nhiều thập kỷ trước khi có đề xuất về lưới dây), các nhà địa chất đã phát hiện ra một loại vật liệu kỳ lạ ở Chile - herbertsmithite. Trong khoáng chất này, các electron tạo thành các cấu trúc hình tam giác dường như mâu thuẫn với mọi thứ chúng ta biết về cách các electron tương tác với nhau. Ngoài ra, cấu trúc hình tam giác này đã được dự đoán bằng mô hình mạng lưới và các nhà khoa học đã làm việc với herbertsmithite nhân tạo để xác nhận chính xác mô hình.

Plasma quark-gluon

Nói về trạng thái cuối cùng của vật chất trong danh sách này, hãy xem xét trạng thái bắt đầu tất cả: plasma quark-gluon. Trong vũ trụ sơ khai, trạng thái của vật chất khác biệt đáng kể so với vũ trụ cổ điển. Đầu tiên, một chút nền tảng.

Quark là các hạt cơ bản mà chúng ta tìm thấy bên trong các hadron (như proton và neutron). Hadron bao gồm ba quark hoặc một quark và một phản quark. Các quark có điện tích nhỏ và được giữ với nhau bằng gluon, chúng là các hạt trao đổi của lực hạt nhân mạnh.

Chúng ta không thấy các quark tự do trong tự nhiên, nhưng ngay sau Vụ nổ lớn, các quark và gluon tự do tồn tại trong một phần nghìn giây. Trong thời gian này, nhiệt độ của Vũ trụ cao đến mức các quark và gluon chuyển động với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Trong thời kỳ này, Vũ trụ bao gồm toàn bộ plasma quark-gluon nóng này. Sau một phần giây nữa, Vũ trụ nguội đi đủ để các hạt nặng như hadron hình thành và các quark bắt đầu tương tác với nhau và gluon. Kể từ thời điểm đó, sự hình thành của Vũ trụ mà chúng ta biết bắt đầu và các hadron bắt đầu liên kết với các electron, tạo ra các nguyên tử nguyên thủy.

Ngay trong Vũ trụ hiện đại, các nhà khoa học đã cố gắng tái tạo plasma quark-gluon trong các máy gia tốc hạt lớn. Trong những thí nghiệm này, các hạt nặng như hadron va chạm với nhau, tạo ra nhiệt độ tại đó các quark tách ra trong một thời gian ngắn. Trong quá trình thực hiện những thí nghiệm này, chúng tôi đã học được rất nhiều về tính chất của plasma quark-gluon, nó hoàn toàn không ma sát và giống chất lỏng hơn plasma thông thường. Các thí nghiệm với các trạng thái vật chất kỳ lạ cho phép chúng ta tìm hiểu rất nhiều về cách thức và lý do Vũ trụ của chúng ta hình thành như chúng ta biết.

Dựa trên tài liệu từ listverse.com

ZDARRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR;)
BẮT BUỘC TRÊN INTERNET :)
MƯỜI CHẤT ĐẶC BIỆT CÓ ĐẶC TÍNH ĐỘC ĐÁO TRÊN HÀNH TINH...
10. Vật chất đen tối nhất mà con người biết đến

9. Chất dễ cháy nhất

Rất nhiều thứ cháy với tốc độ đáng kinh ngạc, chẳng hạn như xốp, napalm, và đó mới chỉ là khởi đầu. Nhưng nếu có một chất có thể đốt cháy trái đất thì sao? Một mặt, đây là một câu hỏi mang tính khiêu khích nhưng nó được hỏi như một điểm khởi đầu. Clo triflorua nổi tiếng là một chất dễ cháy khủng khiếp, mặc dù Đức Quốc xã tin rằng chất này quá nguy hiểm khi sử dụng. Khi những người thảo luận về nạn diệt chủng tin rằng mục đích sống của họ không phải là sử dụng thứ gì đó vì nó quá nguy hiểm, thì điều đó ủng hộ việc xử lý cẩn thận những chất này. Họ kể rằng một ngày nọ, một tấn chất thải tràn ra và một đám cháy bùng lên, đốt cháy 12 inch bê tông và một mét cát và sỏi trước khi tất cả bị dập tắt. Thật không may, Đức Quốc xã đã đúng.

8. Chất độc nhất

7. Chất nóng nhất

4. Chất phóng xạ mạnh nhất

3. Chất nặng nhất

2. Chất có từ tính nhất

1. Tính siêu chảy mạnh nhất

Chúng ta có thể cười nhạo tổ tiên của mình, những người coi thuốc súng là ma thuật và không hiểu nam châm là gì, tuy nhiên, ngay cả trong thời đại khai sáng của chúng ta, có những vật liệu do khoa học tạo ra nhưng lại giống kết quả của phép thuật phù thủy thực sự. Những vật liệu này thường khó kiếm nhưng rất đáng giá.

1. Kim loại tan chảy trong tay bạn

Sự tồn tại của kim loại lỏng như thủy ngân và khả năng kim loại trở thành chất lỏng ở nhiệt độ nhất định đã được biết đến rộng rãi. Nhưng kim loại rắn tan chảy trong tay bạn như kem là một hiện tượng bất thường. Kim loại này được gọi là gali. Nó tan chảy ở nhiệt độ phòng và không phù hợp để sử dụng thực tế. Nếu bạn đặt một vật gali vào một cốc chất lỏng nóng, nó sẽ tan ngay trước mắt bạn. Ngoài ra, gali có thể làm cho nhôm rất giòn - chỉ cần nhỏ một giọt gali lên bề mặt nhôm là đủ.

2. Khí có khả năng giữ vật rắn

Khí này nặng hơn không khí và nếu bạn đổ đầy vào thùng kín, nó sẽ lắng xuống đáy. Cũng giống như nước, lưu huỳnh hexafluoride có thể chịu được các vật thể nhẹ hơn, chẳng hạn như một chiếc thuyền lá thiếc. Khí không màu sẽ giữ vật đó trên bề mặt của nó và khiến cho con thuyền trông như đang nổi. Lưu huỳnh hexafluoride có thể được múc ra khỏi thùng chứa bằng kính thông thường - sau đó thuyền sẽ chìm xuống đáy một cách êm ái.

Ngoài ra, do trọng lực của nó, chất khí này làm giảm tần số của bất kỳ âm thanh nào truyền qua nó và nếu bạn hít phải một ít lưu huỳnh hexafluoride, giọng nói của bạn sẽ giống như giọng nam trung đáng ngại của Tiến sĩ Evil.

3. Lớp phủ kỵ nước

Gạch màu xanh lá cây trong ảnh hoàn toàn không phải là thạch mà là nước có màu. Nó nằm trên một tấm phẳng, dọc theo các cạnh được xử lý bằng lớp phủ kỵ nước. Lớp phủ đẩy nước và các giọt nước có hình dạng lồi. Có một hình vuông thô hoàn hảo ở giữa bề mặt màu trắng và nước tích tụ ở đó. Một giọt nước nhỏ lên vùng đã được xử lý sẽ ngay lập tức chảy sang vùng chưa được xử lý và hòa vào phần nước còn lại. Nếu bạn nhúng một ngón tay được xử lý bằng lớp phủ kỵ nước vào cốc nước, nó sẽ khô hoàn toàn và xung quanh nó sẽ hình thành một "bong bóng" - nước sẽ cố gắng thoát ra khỏi bạn một cách tuyệt vọng. Dựa trên những chất như vậy, người ta dự định tạo ra quần áo và kính chống thấm nước cho ô tô.

4. Bột nổ tự phát

Triiodine nitride trông giống như một quả bóng đất, nhưng bề ngoài có thể đánh lừa: vật liệu này không ổn định đến mức chỉ cần chạm nhẹ vào bút cũng đủ gây ra vụ nổ. Vật liệu này chỉ được sử dụng riêng cho các thí nghiệm - thậm chí việc di chuyển nó từ nơi này sang nơi khác cũng rất nguy hiểm. Khi vật liệu phát nổ sẽ tạo ra làn khói màu tím rất đẹp. Một chất tương tự là bạc fulminat - nó cũng không được sử dụng ở bất cứ đâu và chỉ thích hợp để chế tạo bom.

Đá nóng, còn được gọi là natri axetat, là chất lỏng cứng lại khi tiếp xúc nhẹ nhất. Chỉ với một cú chạm đơn giản, nó ngay lập tức chuyển từ trạng thái lỏng sang tinh thể cứng như băng. Các hoa văn được hình thành trên toàn bộ bề mặt, giống như trên cửa sổ trong thời tiết băng giá; quá trình này tiếp tục trong vài giây cho đến khi toàn bộ chất “đóng băng”. Khi nhấn, một trung tâm kết tinh được hình thành, từ đó thông tin về trạng thái mới được truyền đến các phân tử dọc theo chuỗi. Tất nhiên, kết quả cuối cùng không phải là băng - như tên cho thấy, chất này khá ấm khi chạm vào, nguội rất chậm và được sử dụng để làm miếng đệm sưởi ấm hóa học.

6. Kim loại có bộ nhớ

Nitinol, một hợp kim của niken và titan, có khả năng ấn tượng là “ghi nhớ” hình dạng ban đầu và trở lại hình dạng ban đầu sau khi biến dạng. Tất cả chỉ cần một chút nhiệt. Ví dụ, bạn có thể thả nước ấm lên hợp kim và nó sẽ trở lại hình dạng ban đầu, bất kể trước đó nó có bị biến dạng đến mức nào. Các phương pháp ứng dụng thực tế của nó hiện đang được phát triển. Ví dụ, sẽ hợp lý nếu làm kính từ chất liệu như vậy - nếu chúng vô tình bị cong, bạn chỉ cần đặt chúng dưới dòng nước ấm. Tất nhiên, vẫn chưa biết liệu ô tô hay bất cứ thứ gì quan trọng khác có được làm từ nitinol hay không, nhưng các đặc tính của hợp kim rất ấn tượng.

Những chất tuyệt vời với những đặc tính vật lý và hóa học thú vị được khoa học tạo ra.

Kim loại tan chảy trong tay bạn.

Là chất khí có thể chứa vật rắn.

Khí này nặng hơn không khí và nếu bạn đổ đầy vào thùng kín, nó sẽ lắng xuống đáy. Cũng giống như nước, lưu huỳnh hexafluoride có thể chịu được các vật thể nhẹ hơn, chẳng hạn như một chiếc thuyền lá thiếc. Chất khí không màu sẽ giữ vật đó trên bề mặt và khiến con thuyền dường như đang nổi. Lưu huỳnh hexafluoride có thể được múc ra khỏi thùng chứa bằng kính thông thường - sau đó thuyền sẽ chìm xuống đáy một cách êm ái.

Lớp phủ kỵ nước.

Bột nổ tự phát.

Đá nóng.

Một kim loại có trí nhớ.