Ученые только что создали самый большой квазикристалл в истории — потому что один из них поспорил, что это невозможно сделать

Jan 23, 2024

Квазикристалл, тип неповторяющегося кристалла, который когда-то считался невозможным, был изготовлен путем покачивания тысяч металлических шариков на лотке в течение более недели.

Покачивая тысячи металлических шариков на лотке в течение недели, исследователи создали самый крупный в истории квазикристалл — структуру, которую ученые ранее считали невозможной.

Квазикристаллы, впервые представленные в нерегулярных, неповторяющихся узорах плитки раннего исламского искусства, представляют собой кристаллы, атомы которых располагаются в упорядоченном расположении и, тем не менее, что удивительно, никогда не повторяются. Это кристаллы, однако они упорно нарушают правила симметрии, которые когда-то использовались для отделения традиционных кристаллов от более хаотично структурированных твердых тел.

Впервые теоретизированные в 1981 году и обнаруженные в 1982 году, некогда спорные структуры вынудили ученого, который их нашел, выгнать из лаборатории за защиту своего открытия, а затем он получил Нобелевскую премию по химии 2011 года.

Связанный:Никогда ранее не встречавшаяся «кристаллоподобная материя», спрятанная в куске окаменелой молнии, вероятно, является совершенно новым минералом.

Теперь ученые создали самый большой в истории квазикристалл при аналогичных спорных обстоятельствах — в результате пари, заключенного между ведущим исследователем и его коллегой о том, сработает ли эксперимент. Исследователи опубликовали свои выводы 4 июля на сервере препринтов arXiv; статья еще не прошла рецензирование.

С момента их открытия в лабораториях были созданы сотни квазикристаллов, а некоторые даже были обнаружены в природе. Тем не менее, все они довольно малы и состоят из частиц размером от микрометра до нанометра — или от 0,001% до 1% ширины волоса. Ученые хотели посмотреть, смогут ли они создать квазикристаллы, которые будут в тысячи раз больше.

— Недавно обнаруженная плитка «Эйнштейн» представляет собой 13-стороннюю фигуру, которая решает математическую задачу, возникшую десятилетия назад.

— Ученые взрывают атомы с помощью лазера Фибоначчи, чтобы создать «дополнительное» измерение времени

— Первое в мире испытание ядерной бомбы привело к созданию редкого потустороннего кристалла.

Чтобы выяснить, насколько большими могут стать частицы внутри квазикристалла, исследователи провели компьютерное моделирование, чтобы найти лучшие типы частиц для формирования большого квазикристалла. Их результаты показали, что следует использовать две частицы: одну диаметром 2,4 миллиметра (0,09 дюйма) и одну диаметром 1,2 мм (0,047 дюйма).

Поместив примерно 4000 стальных сфер обоих размеров в неглубокий контейнер, исследователи заставили сферы покачиваться и толкаться со скоростью 120 раз в секунду в течение недели и снимали происходящий процесс. Рассмотрев свой эксперимент, исследователи написали в своей статье: «Похоже, возникает интересная картина».

Сферы сложились в плиточную, неповторяющуюся структуру квазикристалла, состоящую из трех основных частей: большие сферы в форме квадрата с одной или четырьмя меньшими сферами, расположенными посередине, и большие сферы, образующие треугольники с меньшими сферами в их центрах. .

До большинства практических применений квазикристаллов еще далеко, но их уникальные свойства могут позволить им защищать объекты от тепла, укреплять сталь и восстанавливать сломанные кости. Дальнейшие исследования этого нового кристалла и его сходства с другими квазикристаллами могут приблизить эти возможности к реальности.

Будьте в курсе последних новостей науки, подписавшись на нашу рассылку Essentials.

Бен Тернер — британский штатный обозреватель журнала Live Science. Он освещает физику и астрономию, а также другие темы, такие как технологии и изменение климата. Он окончил Университетский колледж Лондона по специальности физика элементарных частиц, а затем стал журналистом. Когда он не пишет, Бен любит читать литературу, играть на гитаре и играть в шахматы.

Действительно ли ученые создали сверхпроводник при комнатной температуре? Не так быстро, говорят эксперты.

Редкий «крест Эйнштейна» искажает свет одного из самых ярких объектов Вселенной на этом потрясающем изображении