Fysikere fandt en meget sjælden kvasikrystal i et stykke af en meteorit, der faldt i Rusland. Fundet er så sjældent, at det kun er tredje gang, at forskere i naturen støder på sådant materiale. Imidlertid skyldes det unikke ved sådanne krystaller ikke kun deres sjældenhed. Faktum er, at de har en sådan ejendommelig symmetrisk struktur, at videnskab i årtier betragtede deres eksistens som "umulig."
Den nye kvasikrystal blev opdaget af et team af geologer ledet af Luca Bindi fra universitetet i Firenze (Italien). Forskere undersøgte et stykke af en meteorit, der faldt i den russiske landsby Khatyrka i Anadyr-regionen i Chukotka Autonomous Okrug i Rusland for fem år siden og fandt en kvasikrystal, der kun var et par mikrometer i størrelse.
Det skal bemærkes, at dette allerede er den tredje kvasikrystal, der blev opdaget i den samme meteorit, hvilket kan antyde, at der kan være endnu fremmede strukturer.
”Den gode nyhed er, at vi allerede har fundet tre forskellige typer kvasikrystaller i den samme meteorit. Sidstnævnte har en unik kemisk struktur, der aldrig før er set i kvasikrystaller,”siger Paul Steinhardt fra Princeton University, en af forskerne involveret i undersøgelsen.
"Dette antyder, at andre typer kvasikrystaller kan gemme sig i en meteorit, som i naturen."
Kvasikrystallerne har en unik struktur præget af symmetri forbudt af klassisk krystallografi og tilstedeværelsen af langtrækkende orden. Med andre ord er symmetrien af kvasikrystaller til stede på alle skalaer, op til atom, hvilket viser en ny strukturel organisering af materie.
Almindelige krystaller, der findes i de samme snefnug, diamanter og bordsalt, er sammensat af atomer, der danner næsten perfekt symmetri. Polykrystaller, der findes i de fleste metaller, klipper, is og amorfe faste stoffer som glas, voks og de fleste plastmaterialer, har tendens til at være mere kaotiske og uordnede.
Tilstedeværelsen i naturen af en anden type atomstruktur - en underlig, halvordnet form for stof, hvor den viste atomstruktur har punktsymmetri - blev bevist i 1982 af den israelske fysiker Dan Shechtman.
Salgsfremmende video:
Da Shekhtman opdagede en kvasikrystal i en prøve af en aluminiumslegering, som han skabte i laboratoriet, troede forskeren først ikke sine øjne og sagde til sig selv: "Dette kan ikke være." Forskeren gjorde sin opdagelse i 1982. I løbet af de næste årtier forsøgte han to gange at offentliggøre resultaterne af sit arbejde i videnskabelige tidsskrifter, men han blev nægtet. Kolleger lo bogstaveligt talt af videnskabsmanden og troede ikke på hans opdagelse. I sidste ende blev Shekhtmans artikel offentliggjort i en meget forkortet form og medforfatter sammen med andre fremtrædende forskere. Årsagen til mistilliden var naturligvis, at kvasikrystaller i mere end 200 år blev betragtet som noget ekstremt utroligt. Deres formodede unikke symmetri blev betragtet ud over de traditionelle regler for krystallografi. Alligevel vandt Shechtman 2011 Nobelprisen i kemi for sit arbejde.
Det er interessant at bemærke, at fysikere mødtes med kvasikrystaller længe før deres officielle opdagelse. Forskere har fejlagtigt identificeret dem som kubiske krystaller med en stor gitterkonstant (størrelsen på en krystalenhedscelle). Enhedscellen kan som regel repræsenteres af forskellige former, for eksempel rektangulær, kubisk, trekantet eller sekskantet, men kvasikrystaller har en struktur af aperiodisk orden - de har fem symmetriske sider, der danner pentagoner, som igen skaber ikosahedrisk symmetri.
Patricia Thiel, seniorforsker ved US Department of Energy Ames Laboratory, giver følgende eksempel:
”Lad os sige, at du vil dække dit gulv med mosaikfliser. Flisen har perfekte lige linjer. Det kan være rektangulært, trekantet, firkantet eller sekskantet. Alle disse figurer kan tilføjes sammen. Alle andre enkle former kan ikke foldes, fordi huller og mellemrum forbliver. Quasicrystals er som femkantede fliser. De kan ikke forbinde som trekanter og firkanter. Imidlertid er hullerne i en sådan struktur fyldt med atomer af andre stoffer, hvilket resulterer i for eksempel disse former :
Og her er et billede af strukturen i en nyopdaget kvasikrystal med femte-ordens symmetri:
På trods af at kvasikrystaller er meget sjældne i naturen (i det mindste på Jorden), er de meget lette at skabe i laboratoriet. I øjeblikket bruges syntetiske kvasikrystaller i næsten alt fra produktion af pander til produktion af LED-lamper.
Da forskere studerede sammensætningen af den nye kvasikrystal, bekræftede de, at den er sammensat af en kombination af atomer af aluminium, kobber og jern, kombineret i femkantede former, som dem der f.eks. Findes på fodbold. I naturen blev en sådan sammensætning af kvasikrystaller opdaget for første gang. Findingen tillader dog n
NIKOLAY KHIZHNYAK