Новости химической науки > Квазикристаллы природного происхождения

Исследователи обнаружили редкую форму твердого вещества – квазикристаллы (quasicrystal) в образце породы Корякского нагорья.

Ранее квазикристаллы, обладающие необычными физическими свойствами, получали лишь в лаборатории. Новое открытие позволит пересмотреть некоторые закономерности минералогии и прояснить способы образования квазикристаллов.

Изображение природных квазикристалов, полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа высокого разрешения (слева) и образец мозаики Пенроуза (справа). (Рисунок из Science, 2009. DOI: 10.1126/science.1170827)

Квазикристаллы представляют собой твердые вещества, строение которых является промежуточным между строением кристаллов и стеклообразных твердых веществ. Их часто сравнивают с мозаиками Пенроуза, в которых фрагменты двух типов уложены во фрагменты, обладающие относительно очевидной локальной симметрией, но сложным характером дальнего порядка. Материалы обладают интересными свойствами, они тверже или мягче своих истинно кристаллических аналогов, обладают низким коэффициентом трения и необычными оптическими свойствами.

Пол Штайнхардт (Paul Steinhardt) из Принстона изучает квазикристаллы уже четверть века, однако впервые сталкивается с квазикристаллами природного происхождения. Он отмечает, что идея обнаружения этих соединений в природе возникла еще десятилетие назад, тогда же была разработана компьютерная программа, позволяющая проводить систематический поиск квазикристаллов по результатам рентгеноструктурного анализа природных соединений. Штайнхардт предложил и другим исследователям присоединиться к поиску.

Участие в поиске квазикристаллов природного происхождения принял Лука Бинди (Luca Bindi) из Флоренции. Он осуществлял поиск соответствующих объектов среди минералов с богатым содержанием металла (полученные в лаборатории квазикристаллы обычно представляют собой сплавы), в конечном итоге его поиски увенчались успехом.

Найденный минерал квазикристаллического строения похож по составу на известные синтетические квазикристаллы, в состав которых входят алюминий, медь и железо. Исследователи заявляют, что обнаружение квазикристаллических минералов заставляет пересмотреть взгляды на стабильность квазикристаллов и особенности их синтеза. Штайнхардт заявляет, что хотя нет четкой уверенности в том, что будут обнаружены дополнительные примеры твердых соединений с таким строением кристаллической решетки, уже и это открытие ставит новые вопросы перед специалистами по геологии и физике твердого тела.

Источник: Science, 2009. DOI: 10.1126/science.1170827

метки статьи: #аналитическая химия, #неорганическая химия, #физическая химия