Секрет прочности и лёгкости квазикристаллов
Квазикристаллы — уникальная форма твёрдого вещества, которая ставит в тупик физиков и материаловедов. В отличие от обычных кристаллов, атомы которых выстроены в периодическую решётку, квазикристаллы обладают "невозможной" симметрией: они упорядочены, но не повторяются периодически. Это открытие, сделанное в 1982 году Даниэлем Шехтманом, стало настоящей революцией в материаловедении.
Особенности квазикристаллов
-
Необычная симметрия: квазикристаллы могут обладать пентагональной или десятиугольной симметрией, невозможной для классических кристаллов.
-
Упорядоченность без периодичности: атомы расположены по сложным закономерностям, которые повторяются, но не формируют стандартную решётку.
-
Уникальные физические свойства: квазикристаллы прочны, лёгки, устойчивы к коррозии и обладают низкой теплопроводностью.
Где встречаются квазикристаллы
-
В лабораторных условиях: металлургические сплавы и специальные спекательные материалы.
-
В природе: редкие метеориты содержат природные квазикристаллы, что показывает их космическое происхождение.
-
В технологиях: квазикристаллы применяют в термостойких покрытиях, антипригарных поверхностях и даже в стоматологии.
Тайна структуры
-
Математическое описание: структура квазикристаллов описывается через квазипериодические решётки и проекции многомерных кубов на трёхмерное пространство.
-
"Невозможная" симметрия: обычная кристаллография запрещает пентагональную симметрию в периодических решётках, но квазикристаллы обходят это правило.
-
Энергетическая стабильность: несмотря на кажущуюся "хаотичность", квазикристаллы устойчивы благодаря минимизации внутренней энергии.
Почему это важно
-
Материаловедение будущего: уникальные свойства квазикристаллов открывают путь к созданию новых сверхпрочных и лёгких материалов.
-
Фундаментальная наука: изучение квазикристаллов помогает понять принципы упорядоченности и симметрии в природе.
-
Космическая перспектива: находки в метеоритах дают ключ к пониманию процессов формирования минералов во Вселенной.
Квазикристаллы — это пример того, как природа может создавать структуры, которые кажутся невозможными по стандартным законам физики. Их уникальная упорядоченность и необычные свойства делают их не только объектом научного интереса, но и источником новых технологий будущего.
Подписывайтесь на Экосевер
