作者／Fay Pu
我们从小学到的常识是：物质有三态，固态、液态、气态，固体原子排列整齐、液体原子自由流动。但科学家最新发现，事情没那么单纯。
英国诺丁汉大学与德国乌尔姆大学发现，即使金属完全熔化成液体，里面竟然有些原子完全不动，不管温度再怎么高都一样。更神奇的是，这些「钉住」的原子还能创造出理论上不该存在的物质状态。论文发表于《ACS Nano》期刊。
用超强显微镜「看」金属怎么结冰
为了搞清楚液体怎么变成固体，团队把极微小金属颗粒（铂、金、钯）放在只有一层原子厚的石墨烯上，然后用电子显微镜边加热边观察。执行实验的乃斯特博士形容：「我们把石墨烯当成『电磁炉』来加热金属。当金属熔化，原子开始快速乱窜，这很正常，但我们惊讶的是，有些原子竟然完全静止不动！」
调查发现，这些不动的原子牢牢「黏」在石墨烯表面的缺陷位置，就算温度再高也拔不掉。
原子「围栏」创造不可能的状态
团队调整静止原子的数量和位置后，发现了惊人现象：第一种状况，静止原子很少→液态金属正常结晶，变成一般固体；第二种状况，静止原子很多，围成一圈→被困住的液体「忘记」要结冰了！
研究主持人克洛比斯托夫教授解释：「当静止原子围成『原子栅栏』，里面的液态金属就算降到远低于凝固点的温度，还是维持液体状态。以铂金属为例，正常凝固点是1,768°C，但困住的铂竟然可在350度时还是液体──足足低了1,400多°C！」这状态就称为「被圈养的过冷液体」。
最后还是会凝固，但变成「玻璃金属」
当温度降得够低，困住的液体终究会凝固，但不是变成一般整齐排列的结晶，而是变成原子排列杂乱的「非晶质金属」，有点像金属版的玻璃。这种状态极不稳定，完全靠外围的「原子栅栏」撑住，一旦栅栏破坏，累积压力会瞬间释放，金属会立刻「弹回」正常的结晶结构。
催化剂专家乃尔南德兹博士指出，这项发现可能改变我们对催化剂的理解。「铂金属配上碳材料，是全球最常用的催化剂之一，广泛用于燃料电池、化学反应等。如果我们能善用这种『被困住的液态金属』，或许能设计出会自我清洁、更持久耐用的新型催化剂。」
过去科学家只能在奈米层级「圈养」光子和电子，这是人类首次成功圈养原子本身。克洛比斯托夫教授说：「我们的成果可能预告全新的物质型态──同一块材料同时有固体和液体两种特性。」之后团队希望更精准控制「原子栅栏」，打造更大更复杂的结构，或让稀有金属能在洁净能源方面发挥更高效率，包括电池和能源转换装置。
总结来说，科学家发现只要用「钉住」的原子围成栅栏，就能把液态金属困在超低温下不结冰，创造出前所未见、结合固体与液体特性的神奇物质状态。
．Scientists Find a Hidden State Inside Liquid Metal That Shouldn’t Exist
．News – Research reveals new hybrid state of matter where solids meet liquids
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