Za experimentom stojí francúzsky teoretický fyzik Giuseppe Foffi a jeho tím. Ako hovorí, najprv išlo len o stávku s kolegom.
Počítačom vytvorený model kvázikryštálového vzoru. Zdroj: Eric Heller/Science Photo Library
Po asi týždňovom trepaní sa tisícky milimetrových kovových guľôčok usporiadali do dosiaľ najväčšej exotickej štruktúry zvanej kvázikryštál. Teoretický fyzik Giuseppe Foffi, ktorý za experimentom stojí, vyhral vďaka nezvyčajnému experimentu stávku s kolegom.
Ako vzniká kvázikryštál
Aby sa z hmoty vyformoval kryštál, musia byť jeho stavebné jednotky usporiadané v opakujúcom sa vzore ako dokonalé mriežky atómov v kryštáloch soli.
V rámci kvázikryštálov sa niektoré usporiadania opakujú, no nikdy nie jednotným alebo predvídateľným spôsobom.
Vedci ich existenciu dlho popierali
Existenciu kvázikryštálov vedci dlhé roky popierali. Začiatkom osemdesiatych rokov pri analýze zliatiny hliníka a mangánu odhalili nepopierateľné znaky usporiadaného materiálu, ktorému chýbali nekonečné periodické vzory kryštálu. Bol to pseudokryštál, materiál porušujúci pravidlá symetrie.
Medzi jeho hlavné špecifická patrí to, že ho spontánne tvoria častice a objekty, ktoré sa chvením ľahko preskupujú.
Od tej chvíle sa kvázikryštály objavovali na rôznych miestach. Natrafili by ste na ne v laboratóriách, reálnom svete i vo vesmíre. Hoci to stále nie je bežná štruktúra, dnes ju už fyzici vyslovene nezatracujú.
Ako si počínal Giuseppe a jeho tím
Tím fyzikov z Université Paris-Saclay vo Francúzsku na čele s Foffim tentoraz umiestnil 3 840 malých kovových guľôčok na plytký podnos. Jedny mali priemer tesne pod 2,4 milimetra, druhé polovicu z neho.
Následne guľôčky vysokou rýchlosťou rozvibrovali a filmovali ich chvenie, pomocou ktorého sa postupne usporadúvali. Po týždni získali 2D obraz, na ktorom sa jednotlivé guľôčky symetricky opakovali. Publikovali ho na serveri arXiv.com, kde čaká na pripomienkovanie.
Usporiadanie takýchto častíc vedci dosiaľ považovali doslova za nemožné. Francúzski odborníci tak mohli po prvý raz v histórii pozorovať nezvyčajnú kombináciu poriadku a chaosu, ktorá sa spontánne objavila v zrnitom materiáli v milimetrovej mierke.
Vlastnosti kvázikryštálov dodnes vyvolávajú otázky
Zvláštne vlastnosti kvázikryštálov dodnes vyvolávajú množstvo otázok. Najčastejšie sa výskumníci zaoberajú limitom veľkosti jednotlivých častíc tvoriacich kvázikryštál či podmienkami, za ktorých by sa určité druhy materiálov sami dokázali zostaviť do kvázikryštálového vzoru.
Francúzskemu tímu sa s využitím počítačových simulácií podarilo identifikovať vzťah veľkostí jednotlivých gúľ a pomer malých a veľkých častíc, pričom vytvorili zmes, ktorá by potenciálne mohla odrážať kvázikryštálovú symetriu dlhého dosahu.
Počítačová simulácia vzorov, ktoré sa môžu objaviť v granulovaných zmesiach dvoch rôzne veľkých guľôčok. Zdroj: arXiv, 2023
To, ako sa jednotlivé častice usporiadali, vedci považujú prinajmenšom za zriedkavú udalosť. Navyše to, že vznikne kvázikryštál z objektov milimetrovej veľkosti, skutočne nik z nich neočakával.
Materiál ešte čakajú rozsiahle testovania, vedci z Paris-Saclay však už teraz predpokladajú, že vďaka svojej nezvyčajnej symetrii a zvláštnemu vzorovaniu by sa mohol uplatniť v elektronike či poslúžiť ako dobrý izolant.
Zdroje: New Sciencist, ScienceAlert
(af)
