Fyysikot löysivät hyvin harvinaisen kvasikiteen Venäjältä pudonneesta meteoriittikappaleesta. Löytö on niin harvinaista, että tämä on vasta kolmas kerta, kun luonnontieteilijät ovat kohdanneet tällaista materiaalia. Tällaisten kiteiden ainutlaatuisuus ei kuitenkaan johdu vain niiden harvinaisuudesta. Tosiasia on, että heillä on niin erikoinen symmetrinen rakenne, että tiede piti vuosikymmenien ajan niiden olemassaoloa "mahdottomana".
Uuden kvasikristallin löysi geologien ryhmä, jota johti Luca Bindi Firenzen yliopistosta (Italia). Tutkijat tutkivat venäläisen Khatyrkan kylään Anadyrin alueelle Venäjän Chukotkan autonomisen alueelle viisi vuotta sitten pudonneen meteoriittikappaleen ja löysivät siitä vain muutaman mikrometrin kokoisen kvasikiteen.
On huomattava, että tämä on jo kolmas samasta meteoriitista löydetty kvasikite, mikä saattaa viitata siihen, että rakenteita saattaa olla vielä outojakin.
”Hyvä uutinen on, että samasta meteoriitista on jo löydetty kolme erityyppistä kvasikiteitä. Jälkimmäisellä on ainutlaatuinen kemiallinen rakenne, jota ei ole koskaan ennen nähty kvasikiteissä”, kertoo Paul Steinhardt Princetonin yliopistosta, yksi tutkimukseen osallistuvista tutkijoista.
"Tämä johtaa olettamaan, että muun tyyppiset kvasikiteet voivat olla piilossa meteoriitissa, kuten luonnossa."
Kvasikiteillä itsellään on ainutlaatuinen rakenne, jolle on tunnusomaista klassisen kristallografian kieltämä symmetria ja pitkän kantaman järjestys. Toisin sanoen, kvasikiteiden symmetria on läsnä kaikissa asteikoissa, aina atomiin saakka, mikä osoittaa aineen uuden rakenteellisen järjestäytymisen.
Samoista lumihiutaleista, timanteista ja pöytäsuolasta löytyvät tavalliset kiteet koostuvat atomista, jotka muodostavat melkein täydellisen symmetrian. Monikiteistä, joita löytyy useimmista metalleista, kivistä, jäästä ja amorfisista kiintoaineista, kuten lasista, vahasta ja useimmista muoveista, on taipumus olla kaoottisempia ja häiriöttömiä.
Israelin fyysikko Dan Shechtman osoitti vuonna 1982 toisen tyyppisen atomirakenteen olemassaolon - outo, puoliksi järjestetty aineen muoto, jossa näytetyllä atomirakenteella on pistesymmetria.
Mainosvideo:
Kun Shekhtman löysi laboratoriossa luomansa alumiiniseoksen näytteestä kvasikiteen, tutkija ei aluksi uskonut silmiään ja sanoi itselleen: "Tämä ei voi olla." Tutkija teki löytönsä vuonna 1982. Seuraavien vuosikymmenien aikana hän yritti kahdesti julkaista työnsä tulokset tieteellisissä lehdissä, mutta häneltä evättiin. Kollegat kirjaimellisesti naurivat tiedemiehelle eivätkä uskoneet hänen löytöään. Viime kädessä Shekhtmanin artikkeli julkaistiin hyvin lyhennetyssä muodossa ja kirjoitettiin yhdessä muiden merkittävien tutkijoiden kanssa. Luottamuksen syy oli tietysti se, että yli 200 vuoden ajan kvasikiteitä pidettiin erittäin uskomattomina. Heidän oletettua ainutlaatuista symmetriaa pidettiin kristallografian perinteisten sääntöjen ulkopuolella. Silti Shechtman voitti vuonna 2011 kemian Nobel-palkinnon työstään.
On mielenkiintoista huomata, että fyysikot tapasivat kvasikiteitä kauan ennen heidän virallista löytöään. Tutkijat ovat virheellisesti tunnistaneet ne kuutio-kiteiksi, joilla on suuri hilavakio (kideyksikön koon koko). Yksikkösolu voidaan pääsääntöisesti edustaa eri muodoilla, esimerkiksi suorakulmaisella, kuutio-, kolmio- tai kuusikulmaisella, mutta kvaskikiteillä on aperiodisen järjestyksen rakenne - niillä on viisi symmetristä sivua, jotka muodostavat viisikulmioita, jotka puolestaan luovat ikosaedrisen symmetrian.
Yhdysvaltain energiaministeriön Ames-laboratorion vanhempi tutkija Patricia Thiel antaa seuraavan esimerkin:
”Oletetaan, että haluat peittää lattiasi mosaiikkilaatoilla. Laatalla on täydelliset suorat viivat. Se voi olla suorakulmainen, kolmiomainen, neliö tai kuusikulmainen. Kaikki nämä muodot voidaan lisätä yhteen. Muita yksinkertaisia muotoja ei voi taittaa, koska aukot ja välit jäävät. Kvasikiteet ovat kuin viisikulmaiset laatat. Ne eivät voi muodostaa yhteyttä kuin kolmiot ja neliöt. Tällaisessa rakenteessa aukot ovat kuitenkin täynnä muiden aineiden atomeja, mikä johtaa esimerkiksi seuraaviin muotoihin :
Ja tässä on kuva äskettäin löydetyn kvasikidoksen rakenteesta viidennen asteen symmetrialla:
Huolimatta siitä, että kvasikiteet ovat luonteeltaan hyvin harvinaisia (ainakin maan päällä), niitä on helppo luoda laboratoriossa. Tällä hetkellä synteettisiä kvasikiteitä käytetään melkein kaikessa kattiloiden valmistuksesta LED-lamppujen tuotantoon.
Tutkijat tutkittuaan uuden kvasikiteiden koostumusta vahvistivat, että se koostuu alumiinin, kuparin ja raudan atomien yhdistelmästä, joka on yhdistetty viisikulmaiseen muotoon, kuten esimerkiksi jalkapallopalloissa. Luonnossa tällainen kvasikiteiden koostumus löydettiin ensimmäisen kerran. Löytö sallii kuitenkin n
NIKOLAY KHIZHNYAK