Um novo trabalho de uma equipe incluindo Guoyin Shen e Yoshio Kono da Carnegie usou alta pressão e temperatura para revelar uma espécie de "memória estrutural" em amostras de bismuto metálico, uma descoberta com grande potencial de engenharia elétrica.

O bismuto é um elemento historicamente interessante para cientistas, como uma série de descobertas importantes no mundo da física do metal foram feitas durante o estudo, incluindo observações importantes sobre o efeito dos campos magnéticos na condutividade elétrica.

O bismuto tem várias fases. Uma fase química é uma configuração distinta das moléculas que constituem uma substância. Água congelada em gelo ou fervendo em vapor são exemplos de como as mudanças nas condições externas podem induzir a transição de uma fase para outra. Mas para físicos e cientistas de materiais, a aplicação de pressões e temperaturas extremas pode ocasionar uma grande variedade de outras fases. Por exemplo, sob condições crescentes de pressão e temperatura, o bismuto sofre uma série de transições de fase, incluindo oito tipos diferentes de fases sólidas observadas até agora.

Em estudos anteriores de bismuto, mudanças estruturais induzidas por pressão não foram retidas quando a pressão foi reduzida. Contudo, a equipe de pesquisa, que incluiu o autor principal Yu Shu e colegas Dongli Yu, Wentao Hu, Bo Xu, Julong He, e Zhongyuan Liu da Universidade Yanshan, e Yanbin Wang, da Universidade de Chicago - usou um caminho de condições sucessivas de pressão e temperatura para criar uma forma de bismuto que tem uma "memória estrutural" de uma fase anterior.

Quando o bismuto é levado ao estado líquido entre 14, 000 e 24, 000 vezes a pressão atmosférica normal (1,4 a 2,4 gigapascais) e cerca de 1, 800 graus Fahrenheit (1, 250 Kelvin), e é então lentamente resfriado de volta ao estado sólido, o sólido "lembra" alguns dos motivos estruturais de seu antecessor líquido.

"O líquido de alta pressão torna-se mais desordenado estruturalmente quando o calor é aplicado, assumindo o que chamamos de estado de "líquido profundo", certas características estruturais das quais permanecem mesmo quando o bismuto é resfriado de volta ao estado sólido, "Shen explicou." Esta é a primeira vez que tal efeito foi visto em um metal elementar. "

Fascinantemente, esta "memória" está correlacionada com uma mudança de ser repelida por um campo magnético para ser atraída por um campo magnético. A equipe acredita que será possível induzir uma mudança semelhante nas propriedades físicas de outros, semelhante, elementos, incluindo cério, antimônio, plutônio, e outros.