A fizikusok egy nagyon ritka kvázikristályt találtak egy Oroszországban leesett meteorit egy darabjában. A lelet olyan ritka, hogy csak harmadik alkalommal találkoznak ilyen anyagokkal a természettudósok. Az ilyen kristályok egyediségét azonban nemcsak ritkaságuk okozza. Az a tény, hogy olyan sajátos szimmetrikus felépítésűek, hogy a tudomány évtizedekig "lehetetlennek" tartotta létüket.
Az új kvázikristályt egy geológuscsoport fedezte fel Luca Bindi vezetésével a firenzei egyetemről (Olaszország). A tudósok megvizsgálták egy meteorit egy darabját, amely öt évvel ezelőtt Oroszországban, az orosz Csukotka autonóm körzet Anadyr régiójában, Khatyrka faluban esett le, és csak néhány mikrométer nagyságú kvazikristályt talált benne.
Meg kell jegyezni, hogy ez már a harmadik kvazikristály, amelyet ugyanabban a meteoritban fedeztek fel, ami arra utalhat, hogy lehetnek még idegen szerkezetek is.
„A jó hír az, hogy már három különböző típusú kvazikristált találtunk ugyanabban a meteoritban. Ez utóbbi egyedülálló kémiai szerkezettel rendelkezik, amelyet soha nem láttak a kvazikristályokban.”- mondja Paul Steinhardt, a Princetoni Egyetem munkatársa, a tanulmányban részt vevő egyik tudós.
"Ez arra a feltételezésre vezet, hogy más típusú kvazikristályok is el lehetnek rejtve egy meteoritban, akárcsak a természetben."
Maguk a kvazikristályok egyedülálló szerkezettel rendelkeznek, amelyet a klasszikus kristálytan által tiltott szimmetria és a nagy távolságú rend jelenléte jellemez. Más szavakkal, a kvazikristályok szimmetriája minden skálán jelen van, az atomig, ezáltal demonstrálva az anyag új szerkezeti szerveződését.
Az azonos hópelyhekben, gyémántokban és étkezési sókban található közös kristályok szinte tökéletes szimmetriát alkotó atomokból állnak. A legtöbb fémben, kőzetben, jégben és amorf szilárd anyagban, például üvegben, viaszban és a legtöbb műanyagban található polikristályok kaotikusabbak és rendezetlenebbek.
Egy másik típusú atomszerkezet - egy furcsa, félig rendezett anyagforma, amelyben a megjelenített atomszerkezet pontszimmetriával rendelkezik - természetben való jelenlétét Dan Shechtman izraeli fizikus bizonyította 1982-ben.
Promóciós videó:
Amikor Shechtman kvázikristályt fedezett fel egy alumíniumötvözet mintájában, amelyet a laboratóriumban készített, a tudós először nem hitt a szemének, és azt mondta magában: "Ez nem lehet". A tudós 1982-ben fedezte fel. A következő évtizedekben kétszer is megpróbálta tudományos folyóiratokban megjelentetni munkájának eredményeit, de elutasították. A kollégák szó szerint nevettek a tudóson, nem hittek felfedezésének. Végül Shekhtman cikke nagyon rövidített formában jelent meg, és társszerzője más prominens tudósoknak. A bizalmatlanság oka természetesen az volt, hogy több mint 200 éve a kvazikristályokat valami rendkívül hihetetlen dolognak tekintették. Állítólagos egyedi szimmetriájukat a kristálytan hagyományos szabályain túl is figyelembe vették. Shechtman mégis munkájával elnyerte a 2011-es kémiai Nobel-díjat.
Érdekes megjegyezni, hogy a fizikusok jóval a hivatalos felfedezésük előtt találkoztak kvázikristályokkal. A tudósok tévesen azonosították őket köbös kristályokként, amelyeknek nagy a rácsállandója (akkora, mint egy kristályegység). Az egységcella általában különböző formákkal ábrázolható, például téglalap alakú, köbös, háromszög alakú vagy hatszögletű, a kvazikristályok azonban aperiodikus rendűek - öt szimmetrikus oldallal rendelkeznek, ötszögeket alkotnak, amelyek viszont ikozaéderes szimmetriát hoznak létre.
Patricia Thiel, az amerikai Department of Energy Ames Laboratory vezető kutatója a következő példát hozza fel:
- Tegyük fel, hogy mozaikcsempékkel szeretné lefedni a padlót. A csempe tökéletes egyenes vonalakkal rendelkezik. Lehet téglalap, háromszög, négyzet vagy hatszög. Mindezen alakzatok összeadhatók. Bármely más egyszerű alakzat nem hajtható össze, mert a hézagok és a szóközök megmaradnak. A kvazikristályok olyanok, mint az ötszögletű lapok. Nem tudnak háromszögként és négyzetként kapcsolódni. Ilyen szerkezetben azonban a hézagok más anyagok atomjaival vannak kitöltve, így például ezek a formák :
És itt van egy kép egy újonnan felfedezett kvázikristály szerkezetéről, ötödik rendű szimmetriával:
Annak ellenére, hogy a kvazikristályok nagyon ritkák a természetben (legalábbis a Földön), a laboratóriumban nagyon könnyen létrehozhatók. Jelenleg a szintetikus kvazikristályokat szinte mindenben használják, az edények gyártásától a LED-es lámpák gyártásáig.
Amikor a tudósok tanulmányozták az új kvazikristály összetételét, megerősítették, hogy alumínium-, réz- és vasatomok kombinációjából áll, és ötszögletű formában vannak kombinálva, mint például a futball-labdákon. A természetben a kvazikristályok ilyen összetételét fedezték fel először. A lelet azonban lehetővé teszi n
NIKOLAY KHIZHNYAK