Unión entre cuasicristales y estructuras moduladas: descubrimiento con aproximantes aperiódicos

MadridInvestigadores del Instituto de Tecnología de Tokio han realizado un descubrimiento importante sobre los cristales aperiódicos. Estos materiales especiales, descubiertos por primera vez en la década de 1960, no siguen los patrones repetitivos típicos de los cristales ordinarios. Existen dos tipos principales de cristales aperiódicos: los cuasicristales, que tienen patrones ordenados pero no repetitivos, y las estructuras moduladas inconmensurables, que son estructuras regulares alteradas por variaciones espaciales.

El equipo del Profesor Asociado Akihisa Koga construyó una estructura especial de panal para investigar la relación entre los cuasicristales (QCs) y los cristales inconmensurables (ICs). Utilizaron un nuevo método para crear un patrón de panal que simula las estructuras IC.

Puntos Clave:

• Quasicristales: Estructuras ordenadas pero no periódicas
• Estructuras moduladas inconmensurables: Periódicas con modulaciones espaciales
• El estudio utilizó un mosaico en forma de panal para investigar la relación entre QC y IC

Los investigadores crearon un patrón utilizando hexágonos grandes y pequeños, así como losetas en forma de paralelogramo, colocadas en una superficie plana. Organizaron las losetas de manera que la proporción entre el tamaño de los hexágonos grandes y las losetas más pequeñas coincidiera con las proporciones áurea, de plata y de bronce.

Al utilizar la proporción áurea, la disposición generó una estructura cuasiperiódica. A medida que aumentaba la razón metálica, los mosaicos formaban patrones similares a las estructuras IC moduladas. Esto sugiere que la transición entre QCs e ICs puede ser influenciada por estas proporciones metálicas.

Investigadores observaron el patrón de teselado de media dorada no solo en modelos teóricos, sino también en polímeros reales utilizando un terpolímero tribloque ISP. Imágenes de microscopio electrónico de transmisión mostraron que estos polímeros podían representarse por tres tipos de azulejos: L, P y S. Los azulejos P indicaban cambios de orientación, que los investigadores interpretaron como fronteras gemelas.

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Se observaron resultados similares con pequeñas partículas en suspensión. Modelaron 10,000 partículas utilizando un potencial de interacción específico. Las partículas se organizaron en patrones formados por triángulos apuntando hacia arriba y hacia abajo.

Descubrimiento Revolucionario:

Este hallazgo es crucial para la ciencia de materiales. Los aproximantes aperiódicos pueden ayudar a comprender y manipular mejor las propiedades de los materiales. La investigación resalta la efectividad de estos aproximantes para inducir modulaciones en sistemas de materia blanda utilizando el grupo plano P31m. Filas de baldosas P sirvieron como límites de dominio en la red de panal, conectando así los QCs hexagonales de media metálica con las redes de panal moduladas de IC.

Estas hallazgos ofrecen nuevas perspectivas sobre los cristales aperiódicos. Los científicos pueden emplear estructuras similares para diseñar estructuras de paredes de dominio. Esto puede resultar útil en varios campos, como la ciencia de materiales y la nanotecnología.

Al aprender cómo funcionan estas estructuras y gestionarlas, podemos crear materiales con propiedades únicas que antes no podíamos lograr. Esta investigación es un primer paso crucial para aprovechar las posibilidades que ofrecen estos complejos materiales.