Fizicienii au găsit un quasicristal foarte rar într-o bucată de meteorit căzută în Rusia. Descoperirea este atât de rară, încât aceasta este doar a treia oară când un astfel de material este întâlnit de oamenii de știință în natură. Cu toate acestea, unicitatea acestor cristale nu se datorează doar rarității lor. Faptul este că au o structură simetrică atât de particulară încât timp de decenii știința a considerat existența lor „imposibilă”.
Noul quasicristal a fost descoperit de o echipă de geologi condusă de Luca Bindi de la Universitatea din Florența (Italia). Oamenii de știință au examinat o bucată dintr-un meteorit care a căzut în satul rus Khatyrka din regiunea Anadyr din regiunea autonomă Chukotka din Rusia în urmă cu cinci ani și au găsit în el un quasicristal de doar câțiva micrometri.
Trebuie remarcat faptul că acesta este deja al treilea quasicristal care a fost descoperit în același meteorit, ceea ce poate sugera că pot exista chiar și structuri mai străine.
„Vestea bună este că am găsit deja trei tipuri diferite de cvasicristale în același meteorit. Acesta din urmă are o structură chimică unică nemaivăzută până acum în cvasicristale”, spune Paul Steinhardt de la Universitatea Princeton, unul dintre oamenii de știință implicați în studiu.
„Acest lucru sugerează că alte tipuri de cvasicristale se pot ascunde într-un meteorit, ca și în natură”.
Cvasicristalele în sine au o structură unică, care se caracterizează prin simetrie interzisă de cristalografia clasică și prezența ordinii pe termen lung. Cu alte cuvinte, simetria cvasicristalelor este prezentă la toate scările, până la nivel atomic, demonstrând astfel o nouă organizare structurală a materiei.
Cristalele comune găsite în aceiași fulgi de zăpadă, diamante și sare de masă sunt compuse din atomi care formează o simetrie aproape perfectă. Policristalele, care se găsesc în majoritatea metalelor, rocilor, gheaței și solidelor amorfe, cum ar fi sticla, ceara și majoritatea materialelor plastice, tind să fie mai haotice și mai dezordonate.
Prezența în natură a unui alt tip de structură atomică - o formă ciudată, semi-ordonată a materiei în care structura atomică afișată are simetrie punctuală - a fost dovedită în 1982 de către fizicianul israelian Dan Shechtman.
Video promotional:
Când Shechtman a descoperit un quasicristal într-un eșantion de aliaj de aluminiu pe care l-a creat în laborator, omul de știință la început nu și-a crezut ochii, spunându-și: „Acest lucru nu poate fi”. Omul de știință și-a făcut descoperirea în 1982. În următoarele decenii, a încercat de două ori să publice rezultatele muncii sale în reviste științifice, dar a fost refuzat. Colegii au râs literalmente de omul de știință, neîncrezând în descoperirea sa. În cele din urmă, articolul lui Shekhtman a fost publicat într-o formă foarte prescurtată și co-autor cu alți oameni de știință proeminenți. Motivul neîncrederii, desigur, a fost că, timp de mai bine de 200 de ani, cvasicristalele au fost privite ca ceva extrem de incredibil. Presupusa lor simetrie unică a fost considerată dincolo de regulile tradiționale ale cristalografiei. Cu toate acestea, Shechtman a câștigat Premiul Nobel pentru chimie din 2011 pentru munca sa.
Este interesant de observat că fizicienii s-au întâlnit cu cvasicristale cu mult înainte de descoperirea lor oficială. Oamenii de știință i-au identificat în mod eronat ca fiind cristale cubice cu o constantă mare de rețea (dimensiunea unei celule de cristal). Celula unitară, de regulă, poate fi reprezentată prin diferite forme, de exemplu, dreptunghiulare, cubice, triunghiulare sau hexagonale, dar cvasicristalele au o structură de ordin aperiodic - au cinci laturi simetrice, formând pentagone, care, la rândul lor, creează simetrie icosaedrică.
Patricia Thiel, cercetător principal la Laboratorul Departamentului Energiei Ames din SUA, dă următorul exemplu:
„Să presupunem că doriți să vă acoperiți podeaua cu mozaicuri. Tigla are linii drepte perfecte. Poate fi dreptunghiular, triunghiular, pătrat sau hexagonal. Toate aceste forme pot fi adăugate împreună. Orice alte forme simple nu pot fi pliate, deoarece spațiile și spațiile vor rămâne. Cvasicristalele sunt ca plăcile pentagonale. Nu se pot conecta ca triunghiuri și pătrate. Cu toate acestea, într-o astfel de structură, golurile sunt umplute cu atomi de alte substanțe, rezultând, de exemplu, aceste forme :
Iată o imagine a structurii unui quasicristal nou descoperit cu simetrie de ordinul cinci:
În ciuda faptului că cvasicristalele sunt foarte rare în natură (cel puțin pe Pământ), sunt foarte ușor de creat în laborator. În acest moment, cvasicristalele sintetice sunt utilizate în aproape orice, de la producția de tigăi până la producerea lămpilor cu LED-uri.
Când oamenii de știință au studiat compoziția noului quasicristal, au confirmat că acesta este compus dintr-o combinație de atomi de aluminiu, cupru și fier, combinate în forme pentagonale, precum cele găsite, de exemplu, pe mingile de fotbal. În natură, o astfel de compoziție de cvasicristale a fost descoperită pentru prima dată. Cu toate acestea, găsirea permite n
NIKOLAY KHIZHNYAK
