Oldukça kristaller değil ve bir bardak değil, quasicrystals, özellikleri iyi anlaşılmamış bir tuhaflıktır – ama şimdi nasıl kararlı kalabileceklerini biliyoruz
Quasicrystal yapısının oluşturulması
Kuasikrystals nadir ve gariptir, ancak araştırmacılar şimdi bazı atomlar için en kararlı konfigürasyon olabileceğini ve neden var olabileceklerini gösterdiler.
Kristallerde, atomlar onları çok kararlı hale getiren öngörülebilir ızgaralar oluşturur. Camda – hem içme gözlüklerini oluşturan sıradan tür hem de volkanlarda oluşan obsidiyen gibi daha egzotik gözlük – atomlar herhangi bir düzeni takip etmez. Gözlükler metastabildir, bu nedenle çevrelerinde ısıtma gibi bir değişiklik veya yanlış elementin birkaç sapma atomundan küçük safsızlıklar, onları farklı bir madde haline getirebilir. Yeterli zaman göz önüne alındığında, cam olarak kategorize edilecek kadar atomik olarak amorffous da sonunda kristalleşecektir.
Ancak quasicrystals ortayı kaldırır – atomları desenlere dönüştürülür, ancak bu desenler asla tekrarlanır – ve tam olarak nasıl kararlı kaldıkları bir soru işareti olmuştur.
Wenhao Sun, Michigan Üniversitesi ve meslektaşları şimdi cevabı bulmak için gelişmiş bilgisayar simülasyonları kullandılar. Biri skandiyum ve çinkodan, diğeri ytterbium ve kadmiyumdan yapılmış ve bir dizi daha büyük ve daha büyük kquasicrystal nanopartikülleri simüle ettiler. Her aşamada, quasicrystals enerjisini hesapladılar ve atomların daha geleneksel kristal benzeri düzenlemelerde sahip olacağı enerjilerle karşılaştırdılar.
Fizik yasaları, en istikrarlı nesnelerin kolektif enerjisi mümkün olduğunca düşük olan atomlardan yapıldığını ve araştırmacıların tam olarak bulduğunu belirtmektedir – tuhaf quasicrystal daha yaygın atomik yapılar üzerinde tercih edildi, çünkü onu korumak için gereken enerji düşüktü.
Sun, bunun biraz beklenmedik olduğunu söylüyor çünkü camla karşılaştırma genellikle fizikçileri, quasicrystals’ın metastabil olması gerektiğine yöneliyor. Michigan Üniversitesi ekip üyesi Vikram Gavini, daha önce anlaşılması zordu çünkü en son teknoloji ürünü simülasyon yöntemleri atomların mükemmel periyodik düzenlemelerini üstleniyor. Araştırmacılar yenilikçi bir hesaplama yaklaşımı kullandılar ve simülasyonları, laboratuvarda büyüyen quasikristallerin çok özel koşullar gerektireceğini gösterdi, bu da doğada nadiren bulundukları için beklenmedik değil.
Birleşik Krallık’taki Warwick Üniversitesi’nde Peter Brommer, “Kuasikrystals, ısı iletkenliği ve termoelektrik etkilere bağlanan olağanüstü titreşim özelliklerine sahiptir. Yeni yöntemle bunları inceleyebiliriz” diyor. “Belki bir sonraki süper miral bir laboratuvarda değil, bir bilgisayarda keşfedilecektir.”
