بر اثر نتایج یک تحقیق جدید، ممکن است تمام تئوری های کنونی درباره نحوه آب شدن، یخ زدن و تبخیر مواد نیاز به تغییر داشته باشند. تیمی که توسط دانشگاه لس آنجلس کالیفرنیا هدایت می شد، حرکت چهار بعدی اتم ها در زمان و سه بعدی آن ها در فضا هنگام تغییر فازشان را برای اولین بار ثبت کرده است.
این نتایج بسیار تعجب برانگیز بودند و با تئوری های کلاسیک درباره هسته‌زایی (زمانی که اتم ها از یک حالت فیزیکی به دیگری تغییر شکل می دهند) متناقض بودند. این تحقیق می تواند برای تولید و مطالعه مواد جدید، و پروسه های شیمیایی و بیولوژیکی مفید باشد.
محققان یک اتم خاص را از میان یک تریلیون اتم، سه بار در سه زمان مختلف پیدا کردند
با استفاده از نتایج تحقیقات قبلی، این تیم از آخرین میکروسکوپ الکترونی سه بعدی دانشگاه برکلی برای بررسی یک آلیاژ آهن-پلاتینیوم که به قطعاتی با ضخامت یک ده هزارم موی انسان تقسیم شده بود استفاده کردند. سپس این قطعات تا دمای 520 درجه سلسیوس گرم شدند، که منجر شد از یک فاز جامد به فازی دیگر منتقل شوند. عکس های سه بعدی به فاصله 9، 16 و 26 دقیقه پس از حرارت دیدن گرفته شدند، در حالی که نمونه داخل میکروسکوپ چرخانده شده بود.
با استفاده از الگوریتم های مخصوص، این تیم 33 هسته مشابه به ضخامت 13 اتم را در یک نانوذره کشف کردند. یک فیزیکدان و پروفسور اخترشناسی دانشگاه کالیفرنیا در این باره می گوید: «مردم فکر می کنند پیدا کردن یک سوزن در انبار کاه کار سختی باشد؛ پس پیدا کردن یک اتم خاص میان بیش از یک تریلیون اتم در سه زمان متفاوت چقدر سخت است؟»
همانطور که انتظار می رفت، این آلیاژ از حالتی نسبتا بی نظم، دارای وضعیتی شد که در آن اتم های آهن و پلاتینیوم آرایش منظم تری داشتند. با این حال دانشمندان اعلام کردند هسته ها به جای این که طبق پیش بینی ها فرمی کاملا گرد به خود بگیرند، دارای اشکال نامتعارفی بودند. علاوه بر این انتظار می رفت جسم دارای لبه هایی تیز باشد، اما آرایش اتم های نزدیک سطح کاملا نامنظم بود.
ممکن است نتایج خیلی هیجان انگیز نباشند، اما این اولین باری است که هسته‌زایی از نزدیک مشاهده شده است. یکی از هم نویسنده های این تحقیق می گوید: «هسته‌زایی در بسیاری عرصه ها مشکلی حل نشده است. زمانی که بتوانید چیزی را ثبت کنید، می توانید به این فکر کنید که چطور کنترلش کنید. این می تواند به توسعه موادی بهتر و قوی تر و همچنین درک بهتر واکنش های شیمیایی و بیولوژیکی حیاتی منجر شود.»
