Квазикристалл обнаружен в «окаменелой молнии»

Исследователи из США и Италии обнаружили квазикристалл, который, вероятно, образовался в результате сильного электрического разряда через песчаную дюну. Команда под руководством Пол Стейнхардт в Принстонском университете надеются, что их открытие может привести к разработке новых методов создания искусственных квазикристаллов и помочь ученым найти другие природные образцы.

Квазикристаллы представляют собой твердые материалы с атомной структурой, обладающей дальним порядком, но лишенной трансляционной симметрии, характерной для обычных кристаллов. Вместо этого они проявляют только вращательную симметрию, и это любопытное расположение придает квазикристаллам целый ряд экзотических механических, электрических и оптических свойств. Когда-то считалось невозможным, квазикристаллы были впервые обнаружены в 1982 г. и с тех пор было разработано несколько различных методов синтеза этих материалов, включая осаждение из паровой фазы и медленное гашение жидких состояний.

Однако в природе условия, необходимые для образования квазикристаллов, исключительно редки, и первый природный образец был идентифицирован Стейнхардтом и его коллегами в 2009 году. экспедиция в Сибирь под руководством Стейнхардта, ищущего источник этого образца и подтверждающего, что он был частью метеорита.

«Окаменелая молния»

Как только было установлено, что квазикристаллы существуют в природе, начались поиски новых примеров. Теперь Стейнхардт и его коллеги обнаружили новый тип квазикристалла в образце фульгурита. Названные «ископаемой молнией», фульгуриты представляют собой трубки расплавленного материала, образующиеся при прохождении через песок сильного электрического тока. Их образец поступает из Санд-Хиллз в северо-центральной части Небраски и был обнаружен недалеко от обрушившейся линии электропередач, которая внесла в образец следы металла.

С химическим составом Mn_72.3Si_15.6Cr_9.7Al_1.8Ni_0.6, квазикристалл находился в зерне миллиметрового размера, заключенном внутри фульгурита. Там квазикристалл сосуществовал с более традиционной кубической решеткой. Квазикристалл имеет равноотстоящие друг от друга атомные слои, каждый из которых обладает 12-кратной вращательной симметрией, что невозможно в обычных кристаллах с трансляционной симметрией.

Квазикристаллический конденсат Бозе-Эйнштейна позволяет заглянуть в физику в более высоких измерениях.

Изучив образец, Стейнхардт и его коллеги смогли собрать воедино подсказки о его формировании. Они считают, что квазикристалл, вероятно, образовался во время сильного электрического разряда через песок. Это могло быть результатом обрыва линии электропередач, удара молнии или комбинации того и другого. Независимо от источника, разряд должен был привести к экстремальным температурам, превышающим 1710 °C. Это, говорят они, должно было создать условия, необходимые для образования квазикристалла в области между следами алюминиевого сплава от ЛЭП и плавленым силикатным стеклом из песка.

Команда Стейнхардта надеется, что это открытие может привести к новым методам синтеза квазикристаллов с помощью управляемых электрических разрядов в лаборатории. Это может позволить исследователям разработать новые экзотические свойства и даже помочь им лучше определить места, где можно найти природные квазикристаллы, как на Земле, так и в космосе.

Исследование описано в Труды Национальной академии наук.

• Пол Штейнхардт описывает свое путешествие в Сибирь в поисках квазикристаллов в своей книге. Второй вид невозможного: экстраординарный поиск новой формы материи, который был рассмотрено в Мир физики.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/quasicrystal-found-in-fossilized-lightning/