Krievijā kritušā meteorīta gabalā fiziķi atrada ļoti retu kvazikristālu. Atradums ir tik rets, ka šī ir tikai trešā reize, kad zinātnieki dabā sastopas ar šādu materiālu. Tomēr šādu kristālu unikalitāte ir saistīta ne tikai ar to retumu. Fakts ir tāds, ka viņiem ir tik savdabīga simetriska struktūra, ka zinātne gadu desmitiem uzskatīja viņu eksistenci par "neiespējamu".
Jauno kvazikristālu atklāja ģeologu komanda, kuru vadīja Luka Bindi no Florences universitātes (Itālija). Zinātnieki pirms pieciem gadiem pārbaudīja meteorīta gabalu, kas nokrita Krievijas ciematā Khatyrka Anadiras apgabalā Krievijas Čukotkas autonomajā apgabalā, un tajā atrada tikai dažu mikrometru lielu kvazikristālu.
Jāatzīmē, ka tas ir jau trešais kvazikristāls, kas tika atklāts tajā pašā meteorītā, kas var likt domāt, ka var būt vēl dīvainākas struktūras.
“Labā ziņa ir tā, ka vienā meteorītā mēs jau esam atraduši trīs dažādus kvasikristālu veidus. Pēdējam ir unikāla ķīmiskā struktūra, kas vēl nekad nav bijusi kvazikristālos,”saka Pols Šteinhards no Prinstonas universitātes, viens no pētījumā iesaistītajiem zinātniekiem.
"Tas liek domāt, ka meteorītā, tāpat kā dabā, var paslēpties cita veida kvazikristāli."
Pašiem kvazikristāliem ir unikāla struktūra, kurai raksturīga simetrija, ko aizliedz klasiskā kristālogrāfija, un liela attāluma klātbūtne. Citiem vārdiem sakot, kvazikristālu simetrija ir sastopama visos mērogos, līdz pat atomu, tādējādi demonstrējot jaunu matērijas strukturālo organizāciju.
Parastie kristāli, kas atrodami tajās pašās sniegpārslās, dimantos un galda sālī, sastāv no atomiem, kas veido gandrīz nevainojamu simetriju. Polikristāli, kas sastopami lielākajā daļā metālu, ieži, ledus un amorfas cietās vielas, piemēram, stikls, vasks un lielākā daļa plastmasas, parasti ir haotiskāki un nekārtīgāki.
Cita veida atomu struktūras klātbūtni dabā - dīvainu, daļēji sakārtotu matērijas formu, kurā attēlotajai atomu struktūrai ir punktu simetrija - 1982. gadā pierādīja Izraēlas fiziķis Dens Šehtmans.
Reklāmas video:
Kad Šehtmens laboratorijā izveidotā alumīnija sakausējuma paraugā atklāja kvazikristālu, zinātnieks sākumā neticēja savām acīm, sakot sev: "Tā nevar būt." Zinātnieks savu atklājumu izdarīja 1982. gadā. Nākamo gadu desmitu laikā viņš divas reizes mēģināja publicēt sava darba rezultātus zinātniskos žurnālos, taču viņam atteica. Kolēģi burtiski smējās par zinātnieku, neticot viņa atklājumam. Galu galā Šekmana raksts tika publicēts ļoti saīsinātā formā un līdzautors ar citiem ievērojamiem zinātniekiem. Neuzticēšanās iemesls, protams, bija tas, ka vairāk nekā 200 gadus kvazikristāli tika uzskatīti par kaut ko ārkārtīgi neticamu. Viņu domājamā unikālā simetrija tika uzskatīta par tradicionālo kristalogrāfijas likumu robežu. Tomēr Šehtmens par savu darbu ieguva 2011. gada Nobela prēmiju ķīmijā.
Interesanti atzīmēt, ka fiziķi ar kvazikristāliem tikās ilgi pirms viņu oficiālā atklājuma. Zinātnieki tos kļūdaini ir identificējuši kā kubiskus kristālus ar lielu režģa konstanti (kristāla vienības šūnas lielumu). Vienības šūnu parasti var attēlot ar dažādām formām, piemēram, taisnstūra, kubiskā, trīsstūra vai sešstūra formā, tomēr kvazikristāliem ir aperiodiskas kārtības struktūra - tiem ir piecas simetriskas malas, veidojot piecstūrus, kas, savukārt, rada ikozaedrisku simetriju.
ASV Enerģētikas departamenta Eimsa laboratorijas vecākā pētniece Patrīcija Tīla sniedz šādu piemēru:
“Pieņemsim, ka vēlaties segt grīdu ar mozaīkas flīzēm. Flīzei ir ideālas taisnas līnijas. Tas var būt taisnstūrveida, trīsstūrveida, kvadrātveida vai sešstūrains. Visas šīs formas var saskaitīt kopā. Citas vienkāršas formas nevar salocīt, jo paliks atstarpes un atstarpes. Kvazikristāli ir kā piecstūra flīzes. Viņi nevar savienoties kā trijstūri un kvadrāti. Tomēr šādā struktūrā atstarpes tiek aizpildītas ar citu vielu atomiem, kā rezultātā rodas, piemēram, šīs formas :
Un šeit ir tikko atklātā kvazikristāla struktūras attēls ar piektās kārtas simetriju:
Neskatoties uz to, ka kvazikristāli dabā ir ļoti reti (vismaz uz Zemes), tos laboratorijā ir ļoti viegli izveidot. Šobrīd sintētiskie kvazikristāli tiek izmantoti gandrīz visā, sākot no pannu izgatavošanas līdz LED lampu ražošanai.
Kad zinātnieki pētīja jaunā kvazikristāla sastāvu, viņi apstiprināja, ka to veido alumīnija, vara un dzelzs atomu kombinācija, kas apvienota piecstūra formās, piemēram, tām, kuras atrodamas, piemēram, futbola bumbās. Dabā šāds kvazikristālu sastāvs tika atklāts pirmo reizi. Tomēr atradums ļauj n
NIKOLAY KHIZHNYAK