Oamenii de știință au creat un nou material ciudat: cum s-a format

Oamenii de știință au format un nou material ciudat.

Filmările cu mii de sfere de metal minuscule puse zvâcnind într-o tavă de mică adâncime au dezvăluit un aranjament de particule, cândva considerat imposibil.

O echipă de fizicieni de la Universitatea Paris-Saclay din Franța a observat pentru prima dată o combinație neobișnuită de ordine și haos, cunoscută sub numele de „cvasicristal”, care apare spontan într-un material granular la scară milimetrică, conform unei lucrări.

Pe de altă parte, cvasicristalele au fost negate de oamenii de știință că ar exista. Apoi, la începutul anilor 1980, o analiză a unui aliaj de aluminiu și mangan a dezvăluit semnele distinctive incontestabile ale unui material ordonat care nu avea modelele periodice infinite ale unui cristal.

Autostrada A1, închisă din cauza rafalelor puternice. Există riscul ca tirurile să se răstoarne. Situația traficului pe drumurile naționale

Cele două ingrediente care curăță rapid chiar și cea mai îngălbenită cadă. Soluția naturală care o face să arate albă, ca nouă 

A fost un pseudo-cristal, un material care încalcă regulile de simetrie, despre care se crede că constrânge aranjamentul solidificat al atomilor.

De atunci, cvasicristalele au apărut într-o varietate de locuri – de la laborator până la cerul de deasupra noastră. Deși încă departe de a fi obișnuită, este o structură care nu este la fel de ciudată cum credeau fizicienii cândva, formându-se spontan din particule la o varietate de scale, inclusiv printre obiecte ușor de rearanjat.

Ce material bizar au descoperit cercetătorii

Acest lucru ridică unele întrebări interesante privind limitele dimensiunii particulelor și condițiile în care tipurile potrivite de material s-ar putea auto-asambla într-un model cvasicristal.

Pornind de la simulări pe computer, cercetătorii au identificat o relație între dimensiunile sferelor și un raport dintre particulele mici și cele mari, formând un amestec care ar putea să se încadreze în aranjamente, care reflectă o simetrie cvasicristalică de lungă durată.

Aceasta a fost folosită ca bază pentru un experiment care a combinat 3.840 de sfere de oțel nemagnetice de două diametre diferite – una cu puțin sub 2,4 milimetri, cealaltă jumătate, de aceeași dimensiune – într-un recipient de mică adâncime.

Setat să vibreze cu o viteză de 120 de ori pe secundă, nu mai era nimic altceva de făcut decât să filmeze, folosind o configurație care mapează aranjamentele 2D ale particulelor.

După o săptămână, cercetătorii au avut o bună măsură a aspectului configurațiilor mici și localizate de mărgele metalice mici și mari și a modului în care aceste „plăci” s-au repetat de-a lungul timpului și de-a lungul recipientului.

Găsirea cvasicristalelor ce se formează în moduri similare atât sub sisteme mici, la scară atomică, cât și mai granulare, la scară milimetrică este ceva la care echipa nu se aștepta. De fapt, conform autorului principal al studiului, fizicianul teoretician Giuseppe Foffi, experimentul a început ca un fel de pariu.

Cu simetria lor neobișnuită și modelarea ciudată pe distanțe lungi, cvasicristalele ar putea avea o varietate de aplicații în izolație și electronică.