Cuasicristal encontrado en 'rayo fosilizado'

Investigadores de Estados Unidos e Italia han encontrado un cuasicristal que probablemente se formó por una fuerte descarga eléctrica a través de una duna de arena. El equipo, dirigido por Pablo Steinhardt en la Universidad de Princeton, espera que su descubrimiento pueda conducir al desarrollo de nuevas técnicas para crear cuasicristales artificiales y ayudar a los científicos a encontrar otras muestras naturales.

Los cuasicristales son materiales sólidos con estructuras atómicas que tienen un orden de largo alcance, pero carecen de la simetría traslacional que se encuentra en los cristales regulares. En cambio, exhiben solo simetría rotacional, y esta curiosa disposición les da a los cuasicristales una gama de exóticas propiedades mecánicas, eléctricas y ópticas. Una vez que se pensó que era imposible, los cuasicristales se identificaron por primera vez en 1982 y desde entonces se han desarrollado varias técnicas diferentes para sintetizar estos materiales, incluida la deposición de vapor y la extinción lenta de los estados líquidos.

En la naturaleza, sin embargo, las condiciones requeridas para generar cuasicristales son excepcionalmente raras y Steinhardt y sus colegas identificaron la primera muestra natural en 2009. Lo que siguió fue una expedición a siberia dirigido por Steinhardt, buscando la fuente de esa muestra y confirmando que era parte de un meteorito.

“Rayo fosilizado”

Una vez que se estableció que los cuasicristales existen en la naturaleza, comenzó la carrera para encontrar nuevos ejemplos. Ahora, Steinhardt y sus colegas han descubierto un nuevo tipo de cuasicristal dentro de una muestra de fulgurita. Llamadas "rayos fosilizados", las fulguritas son tubos de material fundido que se crean cuando una gran corriente eléctrica viaja a través de la arena. Su muestra proviene de Sand Hills en el centro-norte de Nebraska y fue descubierta cerca de una línea eléctrica caída, lo que aportó rastros de metal a la muestra.

Con la composición química Mn_72.3Si_15.6Cr_9.7Al_1.8Ni_0.6, el cuasicristal estaba en un grano de tamaño milimétrico atrapado dentro de la fulgurita. Allí, el cuasicristal coexistía con una red cúbica más convencional. El cuasicristal tiene capas atómicas igualmente espaciadas, cada una con una simetría rotacional de 12 veces, algo que es imposible en los cristales ordinarios con simetría traslacional.

El condensado cuasicristalino de Bose-Einstein ofrece una visión de la física en dimensiones superiores

Al estudiar la muestra, Steinhardt y sus colegas pudieron reunir pistas sobre su formación. Creen que el cuasicristal probablemente se formó durante una fuerte descarga eléctrica a través de la arena. Esto podría haber sido el resultado de una línea eléctrica caída, un rayo o una combinación de ambos. Independientemente de su fuente, la descarga habría generado temperaturas extremas superiores a 1710 °C. Esto, dicen, habría creado las condiciones necesarias para que se formara un cuasicristal en la región entre los rastros de aleación de aluminio de la línea eléctrica y el vidrio de silicato fundido de la arena.

El equipo de Steinhardt espera que su descubrimiento pueda conducir a nuevas técnicas para la síntesis de cuasicristales a través de descargas eléctricas controladas en el laboratorio. Esto podría permitir a los investigadores diseñar nuevas propiedades exóticas e incluso ayudarlos a identificar mejor los lugares donde se pueden encontrar cuasicristales naturales, tanto en la Tierra como en el espacio.

La investigación se describe en Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

• Paul Steinhardt describe su viaje a Siberia en busca de cuasicristales en su libro El segundo tipo de imposible: la búsqueda extraordinaria de una nueva forma de materia, que ha sido revisado en Mundo de la física.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/quasicrystal-found-in-fossilized-lightning/