Fyzici našli velmi vzácný kvazikrystal v kousku meteoritu, který spadl v Rusku. Nález je tak vzácný, že je to teprve potřetí, kdy se s tímto materiálem setkali vědci v přírodě. Jedinečnost těchto krystalů však není způsobena pouze jejich vzácností. Faktem je, že mají takovou zvláštní symetrickou strukturu, že po celá desetiletí věda považovala jejich existenci za „nemožnou“.
Nový kvazikrystal objevil tým geologů vedený Lucem Bindim z Florentské univerzity (Itálie). Vědci zkoumali kousek meteoritu, který spadl v ruské vesnici Khatyrka v oblasti Anadyr na ruském autonomním okruhu Čukotka před pěti lety, a našli v něm kvazikrystal o velikosti jen několik mikrometrů.
Je třeba poznamenat, že toto je již třetí kvazikrystal, který byl objeven ve stejném meteoritu, což může naznačovat, že mohou existovat ještě podivnější struktury.
"Dobrá zpráva je, že ve stejném meteoritu jsme již našli tři různé typy kvazikrystalů." Ten druhý má jedinečnou chemickou strukturu, kterou dosud v kvazikrystalech neviděli, “říká Paul Steinhardt z Princetonské univerzity, jeden z vědců zapojených do studie.
„To naznačuje, že v meteoritu se mohou skrývat jiné druhy kvazikrystalů, jako v přírodě.“
Samotné kvazikrystaly mají jedinečnou strukturu charakterizovanou symetrií zakázanou klasickou krystalografií a přítomností řádu na velké vzdálenosti. Jinými slovy, symetrie kvazikrystalů je přítomna ve všech stupnicích, až po atomové, což dokazuje novou strukturní organizaci hmoty.
Běžné krystaly nalezené ve stejných sněhových vločkách, diamantech a stolní soli jsou složeny z atomů, které tvoří téměř dokonalou symetrii. Polykrystaly, které se nacházejí ve většině kovů, hornin, ledu a amorfních pevných látek, jako je sklo, vosk a většina plastů, bývají chaotičtější a neuspořádanější.
Přítomnost v přírodě jiného typu atomové struktury - podivné, částečně uspořádané formy hmoty, ve které má zobrazená atomová struktura bodovou symetrii - prokázal v roce 1982 izraelský fyzik Dan Shechtman.
Propagační video:
Když Shekhtman objevil kvazikrystal ve vzorku slitiny hliníku, který vytvořil v laboratoři, vědec nejprve nevěřil svým očím a řekl si: „To nemůže být.“Vědec objevil svůj objev v roce 1982. Během následujících desetiletí se dvakrát pokusil publikovat výsledky své práce ve vědeckých časopisech, ale byl odmítnut. Kolegové se vědci doslova zasmáli, nevěřili jeho objevu. Nakonec byl Shekhtmanův článek publikován ve velmi zkrácené formě a spoluautorem s dalšími významnými vědci. Důvodem nedůvěry samozřejmě bylo, že po více než 200 let byly kvazikrystaly považovány za něco mimořádně neuvěřitelného. Jejich předpokládaná jedinečná symetrie byla považována za nad rámec tradičních pravidel krystalografie. Přesto Shechtman získal za svou práci Nobelovu cenu za chemii za rok 2011.
Je zajímavé poznamenat, že fyzici se setkali s kvazikrystaly dlouho před jejich oficiálním objevem. Vědci je mylně identifikovali jako krychlové krystaly s velkou mřížkovou konstantou (velikost krystalové jednotkové buňky). Jednotková buňka může být zpravidla reprezentována různými tvary, například obdélníkovými, kubickými, trojúhelníkovými nebo šestihrannými, avšak kvazikrystaly mají strukturu neperiodického řádu - mají pět symetrických stran, tvořících pětiúhelníky, které zase vytvářejí ikosahedrální symetrii.
Patricia Thiel, hlavní výzkumná pracovnice amerického ministerstva energetiky Ames Laboratory, uvádí následující příklad:
"Řekněme, že chcete pokrýt podlahu mozaikovými dlaždicemi." Dlaždice má perfektní přímé linie. Může být obdélníkový, trojúhelníkový, čtvercový nebo šestihranný. Všechny tyto tvary lze sečíst. Jiné jednoduché tvary nelze složit, protože zůstanou mezery a mezery. Kvazikrystaly jsou jako pětiúhelníkové kameny. Nemohou se spojit jako trojúhelníky a čtverce. V takové struktuře jsou však mezery vyplněny atomy jiných látek, což má za následek například tyto formy ":
A tady je obrázek struktury nově objeveného kvazikrystalu se symetrií pátého řádu:
Navzdory skutečnosti, že kvazikrystaly jsou v přírodě velmi vzácné (alespoň na Zemi), lze je v laboratoři snadno vytvořit. V současné době se syntetické kvazikrystaly používají téměř ve všem, od výroby pánví až po výrobu LED lamp.
Když vědci studovali složení nového kvazikrystalu, potvrdili, že je složen z kombinace atomů hliníku, mědi a železa kombinovaných do pětiúhelníkových tvarů, jaké se nacházejí například na fotbalových míčcích. V přírodě byla taková kompozice kvazikrystalů objevena poprvé. Nález však umožňuje n
NIKOLAY KHIZHNYAK