Quasi-kristal gevonden in 'gefossiliseerde bliksem'

Een quasi-kristal dat waarschijnlijk is gevormd door een sterke elektrische ontlading door een zandduin, is gevonden door onderzoekers in de VS en Italië. Het team, onder leiding van Paul Steinhardt aan Princeton University, hoopt dat hun ontdekking kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe technieken voor het maken van kunstmatige quasi-kristallen en wetenschappers kan helpen andere natuurlijk voorkomende monsters te vinden.

Quasi-kristallen zijn vaste materialen met atomaire structuren die een langeafstandsorde hebben, maar de translatiesymmetrie missen die wordt aangetroffen in gewone kristallen. In plaats daarvan vertonen ze alleen rotatiesymmetrie, en deze merkwaardige opstelling geeft quasi-kristallen een reeks exotische mechanische, elektrische en optische eigenschappen. Ooit voor onmogelijk gehouden, quasikristallen werden voor het eerst geïdentificeerd in 1982 en sindsdien zijn er verschillende technieken ontwikkeld om deze materialen te synthetiseren, waaronder dampafzetting en het langzaam blussen van vloeibare toestanden.

In de natuur zijn de omstandigheden die nodig zijn om quasi-kristallen te genereren echter uitzonderlijk zeldzaam en het eerste natuurlijk voorkomende monster werd geïdentificeerd door Steinhardt en collega's in 2009. Wat volgde was een expeditie naar Siberië geleid door Steinhardt, op zoek naar de bron van dat monster en bevestigde dat het deel uitmaakte van een meteoriet.

"Gefossiliseerde bliksem"

Toen eenmaal was vastgesteld dat quasi-kristallen in de natuur bestaan, was de race begonnen om nieuwe voorbeelden te vinden. Nu hebben Steinhardt en collega's een nieuw type quasi-kristal ontdekt in een monster van fulguriet. Fulgurieten, ook wel "gefossiliseerde bliksem" genoemd, zijn buizen van samengesmolten materiaal die ontstaan ​​wanneer een grote elektrische stroom door zand gaat. Hun monster komt uit de Sand Hills van noord-centraal Nebraska en werd ontdekt in de buurt van een neergehaalde hoogspanningslijn, die sporen van metaal aan het monster heeft bijgedragen.

Met de chemische samenstelling Mn_72.3Si_15.6Cr_9.7Al_1.8Ni_0.6, zat het quasikristal in een millimetergrote korrel die in de fulguriet gevangen zat. Daar bestond het quasi-kristal naast een meer conventioneel kubisch rooster. Het quasi-kristal heeft atomaire lagen op gelijke afstanden, elk met een 12-voudige rotatiesymmetrie - iets dat onmogelijk is in gewone kristallen met translatiesymmetrie.

Quasikristallijn Bose-Einstein-condensaat biedt een glimp van fysica in hogere dimensies

Door het monster te bestuderen, konden Steinhardt en collega's aanwijzingen over de vorming ervan samenstellen. Ze geloven dat het quasi-kristal waarschijnlijk is gevormd tijdens een sterke elektrische ontlading door zand. Dit kan het gevolg zijn geweest van een neergehaalde hoogspanningslijn, een blikseminslag of een combinatie van beide. Ongeacht de bron zou de ontlading extreme temperaturen van meer dan 1710 ° C hebben veroorzaakt. Dit, zeggen ze, zou de voorwaarden hebben gecreëerd die nodig zijn voor de vorming van een quasi-kristal in het gebied tussen sporen van een aluminiumlegering van de hoogspanningslijn en het gesmolten silicaatglas van het zand.

Het team van Steinhardt hoopt dat zijn ontdekking kan leiden tot nieuwe technieken voor quasi-kristalsynthese door middel van gecontroleerde elektrische ontladingen in het laboratorium. Dit zou onderzoekers in staat kunnen stellen exotische nieuwe eigenschappen te ontwikkelen en zou hen zelfs kunnen helpen om plaatsen te identificeren waar natuurlijke quasi-kristallen te vinden zijn, zowel op aarde als in de ruimte.

Het onderzoek is beschreven in Proceedings van de National Academy of Sciences.

• Paul Steinhardt beschrijft in zijn boek zijn reis naar Siberië op zoek naar quasi-kristallen Het tweede soort onmogelijk: de buitengewone zoektocht naar een nieuwe vorm van materie, wat is geweest binnen beoordeeld Natuurkunde wereld.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/quasicrystal-found-in-fossilized-lightning/