cuasicristal
Un cristal cuasiperiódico , o cuasicristal , es una estructura ordenada pero no periódica . Un patrón cuasicristalino puede llenar continuamente todo el espacio disponible, pero carece de simetría traslacional . [2] Mientras que los cristales, de acuerdo con el teorema de restricción cristalográfico clásico, pueden poseer solo simetrías rotacionales de dos, tres, cuatro y seis veces , el patrón de difracción de Bragg de los cuasicristales muestra picos agudos con otros órdenes de simetría , por ejemplo, cinco veces.
Los teselados aperiódicos fueron descubiertos por matemáticos a principios de la década de 1960 y, unos veinte años después, se descubrió que se aplicaban al estudio de los cuasicristales naturales. El descubrimiento de estas formas aperiódicas en la naturaleza ha producido un cambio de paradigma en el campo de la cristalografía . En cristalografía, los cuasicristales fueron predichos en 1981 por un estudio de simetría quíntuple de Alan Lindsay Mackay , [3] —que también trajo en 1982, con la transformada cristalográfica de Fourier de un mosaico de Penrose , [4] la posibilidad de identificar un orden cuasiperiódico en un material por difracción.
Los cuasicristales se habían investigado y observado anteriormente, [5] pero, hasta la década de 1980, se ignoraron en favor de las opiniones predominantes sobre la estructura atómica de la materia. En 2009, después de una búsqueda dedicada, un hallazgo mineralógico, icosaedrita , ofreció evidencia de la existencia de cuasicristales naturales. [6]
Aproximadamente, una ordenación no es periódica si carece de simetría traslacional , lo que significa que una copia desplazada nunca coincidirá exactamente con su original. La definición matemática más precisa es que nunca hay simetría de traslación en más de n – 1 direcciones linealmente independientes , donde n es la dimensión del espacio lleno, por ejemplo, el mosaico tridimensional que se muestra en un cuasicristal puede tener simetría de traslación en dos direcciones . Los patrones de difracción simétricos resultan de la existencia de un número indefinidamente grande de elementos con un espaciado regular, una propiedad descrita vagamente como orden de largo alcance.. Experimentalmente, la aperiodicidad se revela en la simetría inusual del patrón de difracción, es decir, simetría de órdenes distintos de dos, tres, cuatro o seis. En 1982 , el científico de materiales Dan Shechtman observó que ciertas aleaciones de aluminio y manganeso producían los difractogramas inusuales que hoy se consideran reveladores de estructuras cuasicristalinas. Por temor a la reacción de la comunidad científica, tardó dos años en publicar los resultados [7] [8] por los que recibió el Premio Nobel de Química en 2011. [9] El 25 de octubre de 2018, Luca Bindi y Paul Steinhardtfueron galardonados con el Premio Aspen Institute 2018 por la colaboración y la investigación científica entre Italia y los Estados Unidos, después de que descubrieron la icosaedrita , el primer cuasicristal que se sabe que ocurre naturalmente.
El 16 de julio de 1945, en Alamogordo, NM, la prueba de la bomba nuclear Trinity produjo cuasicristales icosaédricos. Pasaron desapercibidos en el momento de la prueba, pero luego se identificaron en muestras de trinitita roja , una sustancia similar al vidrio formada a partir de líneas de transmisión de arena y cobre fusionadas. Identificados en 2021, son los cuasicristales antropogénicos más antiguos conocidos. [10] [11]
