Aperiodyczne aproksymanty łączą quasi-kryształy z modulatami, wnosi nowe zrozumienie w krystalografii.

WarsawNaukowcy z Tokijskiego Instytutu Technologicznego dokonali istotnego odkrycia dotyczącego kryształów aperiodycznych. Te wyjątkowe materiały, po raz pierwszy odkryte w latach 60. XX wieku, nie wykazują typowych, powtarzających się wzorców charakterystycznych dla zwykłych kryształów. Istnieją dwa główne rodzaje kryształów aperiodycznych: kwazikryształy (QCs), które mają uporządkowane, ale niepowtarzalne wzory, oraz struktury niekomensurowanie modulowane (IC), które są regularnymi strukturami zmienionymi przez przestrzenne wariacje.

Zespół kierowany przez profesora nadzwyczajnego Akihisę Kogę stworzył specjalną strukturę plastra miodu, aby zbadać powiązania między kryształami kwazikrystalicznymi (QC) a kryształami niezmiernymi (IC). Wykorzystali nową metodę do stworzenia wzoru plastra miodu, aby symulować struktury IC.

Kluczowe Punkty:

• Kwazikryształy: Uporządkowane, lecz nieokresowe struktury
• Niekowalentne struktury modulowane: Okresowe z przestrzennymi modulacjami
• Badanie wykorzystało mozaikę heksagonalną do zbadania relacji między kwazikryształami a niekowalentnymi strukturami

Naukowcy stworzyli wzór, używając małych i dużych sześciokątów oraz płytek w kształcie równoległoboków, które umieścili na płaskiej powierzchni. Ułożyli płytki tak, aby stosunek wielkości dużych sześciokątów do mniejszych płytek odpowiadał złotym, srebrnym i brązowym proporcjom.

Kiedy zastosowano złoty podział, układ stworzył strukturę quasi-okresową. Wraz ze wzrostem stosunku liczbowego związanego z metalami, układy kafelków zaczęły tworzyć wzory przypominające struktury o modulowanych interwałach. To sugeruje, że zmiana między quasi-kryształami a strukturami o modulowanej częstotliwości może być wpływana przez te stosunki liczbowe.

Naukowcy zaobserwowali wzór mozaiki bazujący na metalicznych proporcjach nie tylko w modelach teoretycznych, ale także w rzeczywistych polimerach, używając terpolimeru triblokowego ISP. Zdjęcia z mikroskopu elektronowego transmisyjnego pokazały, że te polimery można przedstawić za pomocą trzech typów kafelków: L, P i S. Kafelki P wskazywały na zmiany w orientacji, które badacze zidentyfikowali jako granice bliźniacze.

Zobacz również:

Dzisiaj · 11:53

Ostrygi znikają z wybrzeży Europy: nowe badania

Podobne wyniki zaobserwowano w przypadku małych cząsteczek zawieszonych w powietrzu. Przeprowadzono modelowanie 10,000 cząstek wykorzystując określony potencjał interakcji. Cząstki te samoorganizowały się w wzory złożone z trójkątów skierowanych ku górze i ku dołowi.

Dodatkowe zrozumienie:

To odkrycie ma ogromne znaczenie dla nauki o materiałach. Aproksymanty aperiodyczne mogą pomóc w lepszym poznaniu i manipulowaniu właściwościami materiałów. Badania podkreślają skuteczność tych aproksymantów w wywoływaniu modulacji w układach miękkocząsteczkowych z użyciem grupy płaszczyzny P31m. Rzędy kafli P służyły jako granice domen w strukturze plastra miodu, łącząc w ten sposób sześciokątne kwazikryształy o średniej metalicznej z modulowanymi aperiodycznie kratkami plastra miodu.

Odkrycia te dostarczają nowych informacji na temat kryształów aperiodicznych. Naukowcy mogą wykorzystać podobne struktury do projektowania struktur ścian domenowych. To może być przydatne w wielu dziedzinach, takich jak nauka o materiałach i nanotechnologia.

Poznanie działania tych struktur i ich zarządzanie pozwala nam tworzyć materiały o wyjątkowych właściwościach, które wcześniej były nieosiągalne. Te badania stanowią istotny pierwszy krok w wykorzystaniu potencjału tych złożonych materiałów.