Галлий меняет свою структуру три раза: в твердом виде, при плавлении и при нагреве

Исследователи выяснили причину необычного изменения электрического сопротивления галлия при нагревании. Результаты работы опубликованы в журнале Materials Horizons 28 апреля 2026 года.

Галлий представляет собой металл с температурой плавления около 30 градусов Цельsius. В твердом состоянии атомы галлия формируют пары с ковалентными связями, что нетипично для металлов. Ранее считалось, что эти связи сохраняются в жидкой фазе.

Детальное компьютерное моделирование показало иную картину. При достижении температуры плавления ковалентные связи между атомами разрушаются. При дальнейшем нагревании жидкого металла эти связи образуются повторно. Данный процесс объясняет давно наблюдаемую аномалию: сразу после плавления электрическое сопротивление галлия снижается, затем при повышении температуры начинает расти нелинейным образом.

Исследование также выявило особенности поверхностного слоя жидкого галлия. Вместо хаотичного расположения атомов поверхность демонстрирует упорядоченные геометрические структуры в пределах трех атомных слоев. Глубина этой упорядоченной зоны составляет около 0,85 нанометра. Окисление усиливает поверхностный порядок, тогда как примеси висмута его разрушают.

Работа выполнена с применением крупномасштабных симуляций и методов машинного обучения на основе экспериментальных данных. Полученные знания могут использоваться при разработке гибкой электроники, аккумуляторов и катализаторов на основе галлия и его сплавов.

Источник: Techno-Science.net