Перемішуючи тисячі металевих намистин у лотку протягом тижня, дослідники створили найбільший квазікристал — структуру, яку вчені раніше вважали неможливою.
Квазікристали, вперше представлені в нерегулярних, неповторюваних плиткових візерунках раннього ісламського мистецтва, являють собою кристали, атоми яких вписуються в упорядковане розташування, але, як не дивно, ніколи не повторюються. Це кристали, але вони вперто порушують правила симетрії, які колись використовувалися для відокремлення традиційних кристалів від більш хаотично структурованих твердих тіл.
Вперше теоретизований у 1981 році та відкритий у 1982 році, колись суперечливі структури змусили вченого, який знайшов їх, вигнати зі своєї лабораторії за захист свого відкриття — до того, як пізніше він отримав Нобелівську премію з хімії 2011 року.
Тепер вчені створили найбільший квазікристал за таких же спірних обставин — як наслідок парі між провідним дослідником і колегою про те, чи спрацює експеримент. Дослідники опублікували свої висновки 4 липня на сервері препринтів arXiv; стаття ще не пройшла рецензування.
З моменту їх відкриття сотні квазікристалів були виготовлені в лабораторіях, а деякі навіть були виявлені в природі. Проте всі вони досить малі та складаються з частинок розміром від мікрометра до нанометра — або від 0,001% до 1% ширини волосини. Вчені хотіли побачити, чи зможуть вони створити квазікристали, які були б у тисячі разів більші.
Щоб дослідити, наскільки великими можуть стати частинки всередині квазікристала, дослідники провели комп’ютерне моделювання, щоб знайти найкращі типи частинок для формування великого квазікристала. Результати показали, що слід використовувати дві частинки: одну діаметром 2,4 міліметра, а іншу — 1,2 мм.
Після розміщення приблизно 4000 сталевих куль обох розмірів у неглибоку ємність дослідники налаштували сфери на погойдування та штовхання зі швидкістю 120 разів на секунду протягом тижня та знімали процес, як це відбувалося. Ознайомившись із своїм експериментом, дослідники написали у своїй статті: «Здається, виникає цікава картина».
Сфери розташувалися в мозаїчну неповторювану структуру квазікристала, що складається з трьох основних частин: великих сфер у квадраті з однією або чотирма меншими сферами, розташованими посередині, і великих сфер, що утворюють трикутники з меншими сферами в їхніх центрах.
Більшість практичних застосувань квазікристалів ще далекі, але їхні унікальні властивості можуть дозволити їм захищати об’єкти від тепла, зміцнювати сталь і відновлювати зламані кістки. Подальші дослідження цього нового кристала та його схожості з іншими квазікристалами могли б наблизити ці можливості до реальності.
Підписуйся на наш Telegram-канал