Нов "невъзможен" кристал е намерен в сибирски метеорит

Изключително рядък и необичаен вид кристал, който е смятан за невъзможен, е идентифициран в парче метеорит от Сибир, съобщава NewScientist. Заради странно повтарящата му се структура, в продължение на години учените са смятали, че квазикристалите може да се създадат само изкуствено. 

Сега откритието, описано в статия, публикувана в Nature Scientific Reports, отбелязва третото регистриране на странния материал в естествен вид.

"Невъзможните" кристали

До 80-те години на миналия век се смяташе, че всички тела в природата може да бъдат разделени на две коренно противоположни, рязко различаващи се групи:

Кристални тела	Аморфни тяла
Кристалната решетка на кварц SiO2	Молекулярна схема на стъкло SiO2
Илюстрации: Sólido amorfo
подредена структура, повтаряща се в  в трите пространствени измерения навсякъде в материала	липсва подредена структура, без определени форми и повърхности.
анизотропни - имат различни свойства в различни направления	изотропни
точно определена температура на топене или кристализация	няма точна температура на топене, а материалът постепенно се размеква.

Това разделение на структурата на твърдите вещества е продължило почти до края на ХХ век, когато е открит един не съвсем подреден кристал - квази-(от лат. quasi - мним, не съвсем) кристал - междинна форма между аморфна и кристална и със "забранена" симетрия - 5 и над 6-ти порядък и с непериодична структура.

Но през 1982 г. израелският учен Даниел Шехтман (Shechtman) и негови сътрудници, извършвайки рутинно изследване на бързоохлаждаща се сплав от алуминий и манган  Al₆Mn, получават нетипична дифракционна картина с ротационна симетрия от 5-ти порядък, която противоречи на класическата кристалография и е смятана досега за невъзможна.

По-късно обаче били открити други квазикристали с различен състав и различни симетрии - от пети, седми и по-висши редове. Вече по-прецизни експерименти разсеяли всякакви съмнения и доказали, че симетрията на квазикристалите е на всички нива, чак до атомите . Това е наистина нова структура на организация на материята.

^{Структура на решетката на квазикристал.}

Квазикристалната зараза от космоса

От 1984 г. насам са получени в лабораторни условия повече от 100 квазикристали и се смяташе, че естественото им образуване е невъзможно, тъй като структурата им е изключително нестабилна.

Пол Щайнхард (Paul Steinhardt) от Принстънския университет обаче упорито търси квазикристали в природата като прогнозира съществуването им още през 80-те.

^{Метеоритът от Чукотка - първият природен образец на квазикристал. Снимка:  Paul J. Steinhardt}

За първи път природни квазикристали са намерени в планините Коряк в Чукотка, в Даления Изток на Русия. През 1979 г. руски геолог е изпратен да търси платина в глинестото корито на приток на река Хатирка. Той не успял да намери платина, но се върнал с "няколко скални отломъка с метални фази". Пробата квазикристал е сред тях. Тези първи находки предизвикват вълна на интерес към далечните планини.

През 2010 г. Пол Щайнхард изказва предположението, че камъкът, в който е намерен квазикристала е метеорит. Дори успява да идентифицира метеорита - въглероден хондрит CV3, много древен метеорит, образуван заедно със Слънчевата система преди около 4,5 милиарда години.

Трети модел на квазикристал

Кристалът, описан в новата публикация, е анализиран от изследователи от Университета на Флоренция, Калифорнийския технологичен институт и Принстън.

Идентифициран е в същият метеорит от района на река Хатирка в Далечния изток. 

Екипът открива един малък участък квазикристал, само около 0,4 мм широк, след сканиране на метеорита с помощта на сканиращ електронен микроскоп. Два образеца природен квазикристал са намерени по-рано в същия метеорит, но са други модели.

Новият образец има симетрия на икосаедър - правилен многостен с 20 стени, всяка от които е равностранен триъгълник. 

Минералът е получил наименованието "126A". Той има тъмно сив цвят с видими отразяващи метални фрагменти. Той също се състои от алуминий, мед и желязо, но съотношението на тези елементи във всеки от трите модела е различно. Освен това находката е първият образец, открит в природата преди да се синтеза в лаборатория. Специализираният софтуер, който се използва от изследователите не можа да индексира модела на минерала в нито една съществуваща кристална система.

Как квазикристалите се формират в един метеорит остава загадка.

Учените предполагат, че образуването на необичайната симетрия е в резултат на сблъсък на две небесни тела, които предизвикват неравномерно разпределение на налягане и температура. В някои части на метеорита, тези цифри са достигали 5 GPa и 1200 градуса по Целзий.

Намирането на нов пример в природата ни позволява да продължим да пишем рецепти за създаване на нови квазикристали от нулата, коментира Щайнхард. 

Още по темата

17/08/2016

Физика

Учени обясняват математически квазикристалната структура

23/06/2016

Космос

Естествени квазискристали се появяват при сблъсък в астероидния пояс

20/08/2015

Физика

За първи път показаха как растат квазикристалите (видео)

03/04/2015

Математика

Квазикристалите - между два свята