Fizycy znaleźli bardzo rzadki kwazikryształ w kawałku meteorytu, który spadł w Rosji. Znalezisko jest tak rzadkie, że jest to dopiero trzeci raz, kiedy naukowcy zetknęli się z takim materiałem w przyrodzie. Jednak wyjątkowość takich kryształów wynika nie tylko z ich rzadkości. Faktem jest, że mają tak osobliwą symetryczną strukturę, że nauka przez dziesięciolecia uważała ich istnienie za „niemożliwe”.
Nowy kwazikryształ został odkryty przez zespół geologów pod kierunkiem Luca Bindi z Uniwersytetu we Florencji (Włochy). Naukowcy zbadali kawałek meteorytu, który pięć lat temu spadł w rosyjskiej wiosce Khatyrka w regionie Anadyr w Autonomicznym Okręgu Czukotki w Rosji i znaleźli w nim kwazikryształ wielkości zaledwie kilku mikrometrów.
Należy zauważyć, że jest to już trzeci kwazikryształ, który został odkryty w tym samym meteorytie, co może sugerować, że mogą istnieć jeszcze dziwniejsze struktury.
„Dobra wiadomość jest taka, że w tym samym meteorycie znaleźliśmy już trzy różne rodzaje kwazikryształów. Ten ostatni ma wyjątkową strukturę chemiczną, której nigdy wcześniej nie widziano w kwazikryształach”- mówi Paul Steinhardt z Princeton University, jeden z naukowców zaangażowanych w badanie.
„Prowadzi to do założenia, że inne rodzaje kwazikryształów mogą być ukryte w meteorytach, tak jak w naturze”.
Same kwazikryształy mają unikalną strukturę, którą cechuje zakazana przez klasyczną krystalografię symetrię i obecność uporządkowania dalekiego zasięgu. Innymi słowy, symetria kwazikryształów jest obecna we wszystkich skalach, aż do atomowej, demonstrując w ten sposób nową strukturalną organizację materii.
Zwykłe kryształy występujące w tych samych płatkach śniegu, diamentach i soli kuchennej składają się z atomów, które tworzą niemal idealną symetrię. Polikryształy, które można znaleźć w większości metali, skał, lodu i amorficznych ciał stałych, takich jak szkło, wosk i większość tworzyw sztucznych, są bardziej chaotyczne i nieuporządkowane.
Obecność w naturze innego typu struktury atomowej - dziwnej, częściowo uporządkowanej formy materii, w której wyświetlana struktura atomowa ma symetrię punktową - został udowodniony w 1982 roku przez izraelskiego fizyka Dana Shechtmana.
Film promocyjny:
Kiedy Shechtman odkrył kwazikryształ w próbce stopu aluminium, który stworzył w laboratorium, naukowiec początkowo nie uwierzył własnym oczom, mówiąc do siebie: „To niemożliwe”. Naukowiec dokonał odkrycia w 1982 roku. W ciągu następnych dziesięcioleci dwukrotnie próbował opublikować wyniki swojej pracy w czasopismach naukowych, ale odmówiono mu. Koledzy dosłownie śmiali się z naukowca, nie wierząc w jego odkrycie. Ostatecznie artykuł Shekhtmana został opublikowany w bardzo skróconej formie i był współautorem z innymi wybitnymi naukowcami. Powodem nieufności był oczywiście fakt, że przez ponad 200 lat kwazikryształy były postrzegane jako coś niezwykle niesamowitego. Ich rzekoma wyjątkowa symetria została uznana za wykraczającą poza tradycyjne zasady krystalografii. Jednak Shechtman zdobył w 2011 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za swoją pracę.
Warto zauważyć, że fizycy spotkali się z kwazikryształami na długo przed ich oficjalnym odkryciem. Naukowcy błędnie zidentyfikowali je jako sześcienne kryształy o dużej stałej sieci (wielkości kryształowej komórki elementarnej). Komórka elementarna z reguły może być reprezentowana przez różne kształty, na przykład prostokątne, sześcienne, trójkątne lub heksagonalne, ale kwazikryształy mają strukturę rzędu aperiodycznego - mają pięć symetrycznych boków, tworząc pięciokąty, które z kolei tworzą symetrię ikozaedryczną.
Patricia Thiel, starszy pracownik naukowy w laboratorium Amesa Departamentu Energii USA, podaje następujący przykład:
„Powiedzmy, że chcesz pokryć podłogę mozaiką. Płytka ma idealne proste linie. Może być prostokątny, trójkątny, kwadratowy lub sześciokątny. Wszystkie te kształty można zsumować. Żadnych innych prostych kształtów nie można złożyć, ponieważ pozostaną luki i spacje. Kwazikryształy są jak pięciokątne płytki. Nie mogą łączyć się jak trójkąty i kwadraty. Jednak w takiej konstrukcji luki są wypełnione atomami innych substancji, w wyniku czego powstają np. Formy „:
A oto obraz struktury nowo odkrytego kwazikryształu o symetrii piątego rzędu:
Pomimo tego, że kwazikryształy występują w przyrodzie bardzo rzadko (przynajmniej na Ziemi), bardzo łatwo jest je wytworzyć w laboratorium. W tej chwili syntetyczne kwazikryształy są używane prawie we wszystkim, od produkcji patelni po produkcję lamp LED.
Kiedy naukowcy badali skład nowego kwazikryształu, potwierdzili, że składa się on z kombinacji atomów aluminium, miedzi i żelaza, połączonych w pięciokątne kształty, takie jak te znalezione na przykład na piłkach nożnych. W naturze po raz pierwszy odkryto taką kompozycję kwazikryształów. Jednak znalezisko pozwala n
NIKOLAY KHIZHNYAK