Нобелевская премия по химии вручена за открытие уникального сплава металла

Лауреатом Нобелевской премии по химии за 2011 год стал израильский ученый Даниэль Шехтман (Daniel Shechtman) за открытие квазикристаллов, объявил в среду в Стокгольме Нобелевский комитет Королевской шведской академии наук. Шехтман работает в Институте технологии в Хайфе, передает РИА Новости. Сумма премии составляет 10 миллионов шведских крон (один миллион евро).

Нобелевская премия по химии является одной из пяти, основанных по завещанию шведского промышленника и изобретателя Альфреда Нобеля более ста лет назад. Церемония вручения наград проходит, по традиции, в Стокгольме и Осло 10 декабря, в день кончины ее основателя.

Квазикристаллы называются так потому, что их кристаллическая решетка имеет не только периодическое строение, но и обладает осями симметрии разных порядков, существование которых ранее противоречило представлениям кристаллографов. Существование этих кристаллов было предсказано в начале 1980-х годов, Шехтман доказал его в 1984 году. В настоящее время существует около сотни разновидностей квазикристаллов.

Как известно, кристаллами называются все твердые тела, в которых слагающие их частицы (атомы, ионы, молекулы) расположены строго закономерно наподобие узлов пространственных решеток. Сплав алюминия и марганца, открытый Шехтманом, образуется при сверхбыстром охлаждении расплава со скоростью 106 К в секунду. При этом образуется сплав, упорядоченный в узоре, характерном для симметрии икосаэдра, обладающего наряду с додекаэдром осями симметрии 5-го порядка.

Долгое время считалось, что квазикристаллы можно создать только искусственным путем. Однако в 2009 году естественные квазикристаллы, состоящие из атомов железа, меди и алюминия, были обнаружены в России во фрагментах пород, собранных на Корякском нагорье.

Квазикристаллы представляют собой сплавы металлических элементов, и свойства их уникальны, пояснил РИА Новости профессор Московского института стали и сплавов Юрий Векилов. По его словам, у них низкая теплопроводность, их электрическое сопротивление с ростом температуры падает, в то время как у обычных металлов растет. Квазикристаллы используются в авиационной и автомобильной промышленности в виде легирующих добавок, отметил ученый.

В последние годы было открыто много квазикристаллических сплавов. Каково же практическое значение открытия квазикристаллов? Как отмечают ученые, "механическая прочность квазикристаллических сплавов резко возрастает; отсутствие периодичности приводит к замедлению распространения дислокаций по сравнению с обычными металлами ... Это свойство имеет большое прикладное значение: применение икосаэдрической фазы позволит получить легкие и очень прочные сплавы внедрением мелких частиц квазикристаллов в алюминиевую матрицу".

Каково же значение открытия квазикристалллов? Прежде всего, открытие квазикристаллов разрушило традиционное представление о непреодолимом водоразделе между миром минералов, в котором "пентагональная" симметрия была запрещена, и миром живой природы, где "пентагональная" симметрия является одной из наиболее распространенных.

Ранее впервые в природном минерале было найдено вещество, структура которого противоречит основным положениям классической науки о кристаллах. До сих пор квазикристаллы получали только в лаборатории. Квазикристаллы - твердые тела с особым типом организации атомной структуры. Окружение атомов в этом необычном материале может иметь симметрию 5-го, как у пятиконечной звезды, 7-го или даже более высокого порядка. Классическая кристаллография полагает существование кристаллов с подобными структурами невозможным. Собственно, именно поэтому материал и был назван ''почти кристаллом''. От обычного, истинного кристалла его отличает отсутствие трансляционной симметрии, то есть возможности выделить некий ограниченный объем - так называемую элементарную ячейку - и транслируя, то есть копируя ее в трех измерениях, восстановить весь кристалл целиком. Этот минерал находили лишь в одном месте - в России. Точнее в вулканических породах триасового периода на Корякском нагорье возле ручья Лиственитовый, на северо-востоке Сибири, в пределах территории Чукотского автономного округа и Камчатской области.