Descobreixen un nou mecanisme per formar estats metastables
Un equip del Departament de Física de la Matèria Condensada format pels investigadors Ricard Alert, Pietro Tierno i Jaume Casademunt ha publicat a la revista Nature Communications un treball en què es descriu un nou mecanisme per formar estats metastables de manera simultània a la formació d’estats estables.
Els estats metastables són els que tenen una estabilitat dèbil i, per tant, duren períodes de temps curts. L’exemple més conegut és el de l’aigua, que, en certes condicions, es pot mantenir en estat líquid per sota dels 0 ºC (sobrerefredada), malgrat que el seu estat estable a aquestes temperatures és l’estat sòlid (gel). Aquest fenomen és degut al fet que, per iniciar el procés de solidificació, cal certa energia, i reunir aquesta energia requereix un temps durant el qual el sistema es manté en aquest estat metastable. El procés pel qual s’inicia la solidificació en superar la barrera energètica s’anomena nucleació.
Fins ara, l’única manera de formar espontàniament un estat metastable era partint d’un altre estat metastable, després de superar la corresponent barrera energètica. Però l’equip de la Universitat de Barcelona ha descobert com es pot formar un nou estat metastable sense haver de sobrepassar cap barrera energètica. El treball mostra com, en el sistema de cristalls col·loïdals magnètics dissenyat pels investigadors de la UB, un estat metastable es forma directament i simultàniament a la formació de l’estat estable final, a través d’un procés anomenat descomposició espinodal. En l’analogia de l’aigua seria com si, partint d’una certa estructura cristal·lina del gel, se’n formés una estructura sòlida diferent alhora que es forma aigua líquida sobrerefredada (tot i l’analogia, aquest procés no és possible en l’aigua).
Els investigadors han estudiat com es produeix la transició entre dues estructures diferents d’aquest cristall col·loïdal quan es varia el camp magnètic i han trobat que es produeixen diversos fenòmens inesperats en el transcurs d’aquesta transició. Segons Ricard Alert, primer autor de l’article, «els nostres resultats obren un nou escenari en el camp de les transicions de fase, en què prediem una sèrie de fenòmens que no estaven previstos en la teoria clàssica».♦
Referència de l’article: R. Alert, P. Tierno i J. Casademunt. «Formation of metastable phases by spinodal decomposition». Nature Communications, octubre de 2016. DOI: 10.1038/ncomms13067
