Kvazikristal najden v 'fosilizirani streli'

Kvazikristal, ki je verjetno nastal zaradi močne električne razelektritve skozi peščeno sipino, so našli raziskovalci iz ZDA in Italije. Ekipa, ki jo vodi Paul Steinhardt na Univerzi Princeton upa, da bi njihovo odkritje lahko pripeljalo do razvoja novih tehnik za ustvarjanje umetnih kvazikristalov in znanstvenikom pomagalo najti druge naravne vzorce.

Kvazikristali so trdni materiali z atomskimi strukturami, ki imajo urejenost na dolge razdalje, vendar nimajo translacijske simetrije, ki jo najdemo v običajnih kristalih. Namesto tega izkazujejo samo rotacijsko simetrijo in ta nenavadna ureditev daje kvazikristalom vrsto eksotičnih mehanskih, električnih in optičnih lastnosti. Nekoč se je zdelo nemogoče, Kvazikristali so bili prvič identificirani leta 1982 in od takrat je bilo razvitih več različnih tehnik za sintezo teh materialov – vključno z nanašanjem s paro in počasnim kaljenjem tekočih stanj.

V naravi pa so pogoji, potrebni za ustvarjanje kvazikristalov, izjemno redki in Steinhardt s sodelavci je leta 2009 identificiral prvi naravno prisoten vzorec. Sledilo je ekspedicijo v Sibirijo pod vodstvom Steinhardta, ki je iskal vir tega vzorca in potrdil, da je bil del meteorita.

"Fosilizirana strela"

Ko je bilo ugotovljeno, da kvazikristali v naravi obstajajo, se je začela tekma za iskanje novih primerov. Zdaj so Steinhardt in sodelavci odkrili novo vrsto kvazikristala v vzorcu fulgurita. Fulguriti, imenovani "fosilizirane strele", so cevi iz staljenega materiala, ki nastanejo, ko skozi pesek potuje velik električni tok. Njihov vzorec prihaja iz Sand Hills v severno-osrednji Nebraski in je bil odkrit blizu podrtega daljnovoda, kar je prispevalo sledove kovine k vzorcu.

S kemično sestavo Mn_72.3Si_15.6Cr_9.7Al_1.8Ni_0.6, je bil kvazikristal v milimetrskem zrnu, ujet v notranjost fulgurita. Tam je kvazikristal soobstajal z bolj konvencionalno kubično mrežo. Kvazikristal ima enakomerno razporejene atomske plasti, vsaka z 12-kratno rotacijsko simetrijo – nekaj, kar je v običajnih kristalih s translacijsko simetrijo nemogoče.

Kvazikristalni Bose-Einsteinov kondenzat ponuja vpogled v fiziko v višjih dimenzijah

S preučevanjem vzorca so Steinhardt in sodelavci lahko sestavili namige o njegovem nastanku. Menijo, da je kvazikristal verjetno nastal med močno električno razelektritvijo skozi pesek. To je lahko posledica pretrganega daljnovoda, udara strele ali kombinacije obojega. Ne glede na izvor bi izpust povzročil ekstremne temperature, višje od 1710 °C. Pravijo, da bi to ustvarilo pogoje, potrebne za nastanek kvazikristala v območju med sledmi aluminijeve zlitine iz daljnovoda in taljenega silikatnega stekla iz peska.

Steinhardtova ekipa upa, da bi njegovo odkritje lahko vodilo do novih tehnik za sintezo kvazikristalov z nadzorovanimi električnimi razelektritvami v laboratoriju. To bi raziskovalcem lahko omogočilo, da oblikujejo nove eksotične lastnosti in bi jim lahko celo pomagalo bolje identificirati kraje, kjer je mogoče najti naravne kvazikristale, tako na Zemlji kot v vesolju.

Raziskava je opisana v Zbornik National Academy of Sciences.

• Paul Steinhardt opisuje svoje potovanje v Sibirijo v iskanju kvazikristalov v svoji knjigi Druga vrsta nemogočega: izjemno iskanje nove oblike snovi, kar je bilo pregledano v Svet fizike.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/quasicrystal-found-in-fossilized-lightning/