Connettere quasicristalli e strutture modulate: nuove scoperte sugli approssimanti aperiodici

RomeI ricercatori dell'Istituto di Tecnologia di Tokyo hanno fatto una scoperta significativa riguardo ai cristalli aperiodici. Questi materiali speciali, scoperti per la prima volta negli anni '60, non seguono i consueti schemi ripetitivi dei cristalli regolari. Esistono due principali tipi di cristalli aperiodici: i quasicristalli (QC), che hanno schemi ordinati ma non ripetitivi, e le strutture modulate incommensurabili (IC), che sono strutture regolari alterate da variazioni spaziali.

Il team del Professore Associato Akihisa Koga ha costruito una speciale struttura a nido d'ape per studiare la relazione tra i quasicristalli e i cristalli incommensurabili. Hanno utilizzato un nuovo metodo per creare un motivo a nido d'ape simulando strutture IC.

Punti Chiave:

• Quasicristalli: Strutture ordinate ma non periodiche
• Strutture modulatamente incommensurabili: Periodiche con modulazioni spaziali
• Lo studio ha utilizzato la tassellatura a nido d'ape per esplorare la relazione tra QCs e ICs

I ricercatori hanno creato un mosaico usando esagoni grandi e piccoli, oltre a piastrelle a forma di parallelogramma, disposte su una superficie piana. Hanno organizzato le piastrelle in modo che il rapporto di dimensione tra gli esagoni grandi e le altre piastrelle seguisse le proporzioni aurea, argentea e bronzea.

Utilizzando la sezione aurea, la disposizione ha creato una struttura quasi-periodica. Con l'aumento del rapporto aureo nei metalli, le tessere hanno formato schemi simili a strutture IC modulate. Ciò indica che il cambio tra QCs e ICs può essere influenzato da questi rapporti metallescenti.

Gli studiosi hanno osservato il motivo di tassellatura a rapporti metallici non solo in modelli teorici, ma anche in polimeri reali utilizzando un terpolimero triblocco ISP. Le immagini ottenute tramite microscopia elettronica a trasmissione hanno mostrato che questi polimeri possono essere rappresentati da tre tipi di tasselli: L, P e S. I tasselli P indicano cambiamenti di orientamento, che i ricercatori hanno identificato come confini gemelli.

Leggi anche:

Oggi · 13:54

Scoperta rivoluzionaria: antiche radici del kefir svelate

Risultati simili sono stati osservati con piccole particelle sospese. Sono stati modellati 10.000 particelle utilizzando un potenziale di interazione specifico. Le particelle si sono organizzate in schemi formati da triangoli rivolti verso l'alto e verso il basso.

Approfondimento Aggiuntivo:

Questa scoperta è rilevante per la scienza dei materiali. Gli approssimanti aperiodici possono facilitare una migliore comprensione e manipolazione delle proprietà dei materiali. La ricerca evidenzia l'efficacia di questi approssimanti nell'indurre modulazioni nei sistemi di materia soffice usando il gruppo planare P31m. File di piastrelle P hanno funto da confini di dominio nel reticolo a nido d'ape, collegando così i quasi-cristalli esagonali a rapporto d'oro ai reticoli a nido d'ape modulati IC.

Queste scoperte offrono una nuova comprensione dei cristalli aperiodici. Gli scienziati possono utilizzare strutture simili per progettare strutture a parete di dominio, utile in molti campi, tra cui la scienza dei materiali e la nanotecnologia.

Studiare e gestire queste strutture ci permette di realizzare materiali con proprietà uniche, fino ad ora irraggiungibili. Questa ricerca rappresenta un passo fondamentale nell'impiego delle potenzialità di tali materiali complessi.