Giả tinh thể được tìm thấy trong 'sét hóa thạch'

Giả tinh thể được tìm thấy trong 'sét hóa thạch'

Dấu thời gian: ngày 24 tháng 2023 năm 10 02:XNUMX sáng

Mặt cắt Fulgurit
Bolt từ màu xanh: mặt cắt ngang của một mẫu fulgurite được tìm thấy ở Nebraska cho thấy kim loại dây dẫn bị nóng chảy từ một đường dây điện bị rơi bao quanh bởi cát nóng chảy. (Được phép: Luca Bindi et al)

Các nhà nghiên cứu ở Mỹ và Ý đã tìm thấy một giả tinh thể có khả năng hình thành do sự phóng điện mạnh qua cồn cát. Đội, dẫn đầu bởi Paul Steinhardt tại Đại học Princeton, hy vọng rằng khám phá của họ có thể dẫn đến sự phát triển của các kỹ thuật mới để tạo ra giả tinh thể nhân tạo và giúp các nhà khoa học tìm ra các mẫu tự nhiên khác.

Giả tinh thể là những vật liệu rắn có cấu trúc nguyên tử có trật tự tầm xa, nhưng thiếu tính đối xứng tịnh tiến được tìm thấy trong các tinh thể thông thường. Thay vào đó, chúng chỉ thể hiện tính đối xứng quay và sự sắp xếp kỳ lạ này mang lại cho các giả tinh thể một loạt các tính chất cơ học, điện và quang học kỳ lạ. Một khi được cho là không thể, giả tinh thể lần đầu tiên được xác định vào năm 1982 và kể từ đó, một số kỹ thuật khác nhau để tổng hợp các vật liệu này đã được phát triển – bao gồm lắng đọng hơi và làm nguội chậm các trạng thái lỏng.

Tuy nhiên, trong tự nhiên, các điều kiện cần thiết để tạo ra giả tinh thể là cực kỳ hiếm và mẫu xuất hiện tự nhiên đầu tiên được Steinhardt và các đồng nghiệp xác định vào năm 2009. Điều tiếp theo là một chuyến thám hiểm đến Siberia dẫn đầu bởi Steinhardt, tìm kiếm nguồn gốc của mẫu đó và xác nhận rằng nó là một phần của thiên thạch.

“Sét hóa thạch”

Một khi người ta đã xác định được rằng giả tinh thể tồn tại trong tự nhiên, cuộc đua bắt đầu để tìm ra những ví dụ mới. Giờ đây, Steinhardt và các đồng nghiệp đã phát hiện ra một loại chuẩn tinh thể mới trong một mẫu fulgurite. Được mệnh danh là “sét hóa thạch”, fulgurites là những ống vật liệu hợp nhất được tạo ra khi một dòng điện lớn chạy qua cát. Mẫu của họ đến từ Sand Hills ở phía bắc trung tâm Nebraska và được phát hiện gần một đường dây điện bị đứt, góp phần tạo ra dấu vết kim loại cho mẫu.

Với thành phần hóa học Mn72.3Si15.6Cr9.7Al1.8Ni0.6, chuẩn tinh thể ở dạng hạt có kích thước milimet bị mắc kẹt bên trong fulgurite. Ở đó, giả tinh thể cùng tồn tại với một mạng lập phương thông thường hơn. Chuẩn tinh thể có các lớp nguyên tử cách đều nhau, mỗi lớp có đối xứng quay gấp 12 lần – điều không thể có ở các tinh thể thông thường có đối xứng tịnh tiến.

Bằng cách nghiên cứu mẫu, Steinhardt và các đồng nghiệp có thể ghép các manh mối về sự hình thành của nó. Họ tin rằng giả tinh thể có khả năng hình thành trong quá trình phóng điện mạnh qua cát. Đây có thể là kết quả của đường dây điện bị đứt, sét đánh hoặc kết hợp cả hai. Bất kể nguồn gốc của nó là gì, sự phóng điện sẽ tạo ra nhiệt độ cực cao lớn hơn 1710 °C. Theo họ, điều này sẽ tạo ra các điều kiện cần thiết để một chuẩn tinh thể hình thành trong vùng giữa dấu vết của hợp kim nhôm từ đường dây điện và thủy tinh silicat nung chảy từ cát.

Nhóm của Steinhardt hy vọng rằng khám phá của họ có thể dẫn đến các kỹ thuật mới để tổng hợp giả tinh thể thông qua phóng điện có kiểm soát trong phòng thí nghiệm. Điều này có thể cho phép các nhà nghiên cứu thiết kế các thuộc tính mới kỳ lạ và thậm chí có thể giúp họ xác định tốt hơn những nơi có thể tìm thấy giả tinh thể tự nhiên, cả trên Trái đất và trong không gian.

Nghiên cứu được mô tả trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.

  • Paul Steinhardt mô tả hành trình đến Siberia để tìm kiếm giả tinh thể trong cuốn sách của mình Loại điều không thể thứ hai: Nhiệm vụ phi thường về một dạng vật chất mới, mà đã được xem xét trong Thế giới vật lý.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý