Nadir Kuazi Kristal, Beklenmedik Bir Şekilde Nebraska Kum Tepesinde Bulundu

12-katlı simetriye sahip yeni bir kuazi (yarı) kristal türü hiç beklenmedik bir yerde keşfedildi, bu da jeologların ve matematikçilerin bunun gibi yapıların başka nerede gözden kaçmış olabileceğini merak etmelerine yol açtı.

Kuazi kristaller (veya kuazi-periyodik kristaller), öteleme simetrisinden yoksun, ancak gerçek kristallerin dönme simetrilerinin dışında başka şekillerde simetrik olan atom yapılarıdır. İlk kez 1984'te sentezlendikten ve 2009'da doğal olarak bulunduktan sonra, kuazi kristal oluşturabilen süreçlere henüz ilk adımı atıyor olabiliriz.

Şu anda adlandırılmamış kuazi kristal, en az 1.710°C'ye kadar ısınmış, kum ve yere düşmüş bir elektrik hattından metalden oluşan bir fulgurit örneğinin içinde bulundu. Kristalin kimyasal bileşimi ve yapısı yeni bir makalede bildiriliyor, ancak yazarlar bunu yapmak için gereken enerjinin bir yıldırım çarpmasından mı yoksa hattın bir zamanlar taşıdığı elektrikten mi kaynaklandığını bilmiyorlar.

Gerçek kristaller, hem dönme hem de öteleme simetrisi gösteren yüksek düzeyde düzenli yapılardır: belirli derecelerde döndürürseniz veya her şeyi belirli miktarlarda yana kaydırırsanız tamamen aynı şeyi elde edersiniz. Bu, kristali oluşturan hücrelerin boşluklar olmadan mükemmel bir şekilde istiflenmesini sağlar; yalnızca 2, 3, 4 ve 6-katlı simetrilerin mümkün olduğu kanıtlanmıştır.

Periyodik olmayan döşemelerin keşfi, bu şekiller asla mükemmel bir şekilde tekrar etmediğinden, iki boyutlu boşlukları dönme simetrisi ile doldurmanın mümkün olduğunu ancak öteleme simetrisiyle olmadığını kanıtladı. Bu, aynı özelliklere sahip üç boyutlu formların tahmin edilmesine ve ardından üretilmesine yol açtı. Icosahedritein keşfi, bu tür yapıların doğal olarak bile oluşabileceğini kanıtladı ve bir dizi şaşırtıcı simetri ortaya çıkarıldı.

Beş, sekiz, 10 ve 12-katlı simetriye sahip kuazi kristaller, laboratuvarlarda yapılmış ve karbonlu kondrit meteoritlerinde ve nükleer test alanlarında bulunmuştur ve 2011 Nobel Kimya Ödülü'nü kazanmıştır. Kuazi kristaller, olağanüstü sertlikleri sayesinde yapışmaz tavalar haline getirilmiş ve cerrahi aletler için önerilmiştir.

Elektrik boşalmasından yeni bulunana benzer 12-katlı simetriye sahip bir kuazi kristal tarafından üretilen kırınım modeli.

 

Nükleer bombalar ve meteor çarpmaları aşırı koşulların simgesidir ve kuazi kristallerin daha sakin ortamlarda doğal olarak oluşup oluşamayacağı sorusunu açık bırakır. Yıldırım çarpmaları tam olarak sakin değildir, ancak her şey görecelidir, bu nedenle Hyannis, Nebraska yakınlarında bir kuazi kristalin bulunması, kuazi kristal oluşum olasılıkları listesini en azından biraz genişletir.

Kuazi kristalin içinde bulunduğu fulgurit yaklaşık 2 metre uzunluğundadır ancak çapı 8 santimetreyi geçmez. Ayrıca, kuazi kristalle aynı beş elementten - manganez, silikon, nikel, krom ve alüminyum - farklı bolluklarda oluşan düzenli bir kristal içerir.

Hem manganez hem de alüminyumun elektrik hattından geldiği düşünülüyor, diğer elementler yerel kumda bulunuyor.

12-katlı simetri (dodekagonal olarak bilinir), her 30 derecelik dönüşün kuazi kristali aynı duruma getirdiği anlamına gelir. Bu, eşit aralıklı atomik katmanların her biri için gerçekleşir. Laboratuvar yapımı kuazi kristallerde bile, dekagonal (10-katlı) simetri, burada görülen dodekagonal türden daha yaygındır. Kuazi kristalin bu formunun yeni olmasının yanı sıra, keşif, güçlü elektrik boşalmalarının kuazi kristal oluşumu için yeni bir araç olabileceğini düşündürüyor.

Makale Proceedings of the National Academy of Sciences'da yayınlandı

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.