Conectando quasicristais e estruturas moduladas com aproximantes aperiódicos

São PauloPesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio fizeram uma descoberta importante sobre cristais aperiódicos. Esses materiais especiais, descobertos pela primeira vez na década de 1960, não seguem os padrões repetitivos usuais dos cristais regulares. Existem dois tipos principais de cristais aperiódicos: os quasicristais (QCs), que possuem padrões ordenados, mas não repetitivos, e as estruturas incommensuradamente moduladas (IC), que são estruturas regulares modificadas por variações espaciais.

A equipe do Professor Associado Akihisa Koga desenvolveu uma estrutura em formato de favo de mel para explorar a relação entre quasicristais (QCs) e cristais incomensuráveis (ICs). Eles empregaram um método inovador para criar essa padrão, simulando as estruturas IC.

Pontos Chave:

• Quasicristais: Estruturas ordenadas, mas não periódicas
• Estruturas moduladas incomensuráveis: Periódicas com modulações espaciais
• Estudo utilizou mosaico em favo de mel para explorar a relação entre QCs e ICs

Os pesquisadores criaram um padrão utilizando hexágonos grandes e pequenos, além de ladrilhos no formato de paralelogramo, dispostos em uma superfície plana. Eles organizaram os ladrilhos de forma que a proporção entre os hexágonos grandes e os demais ladrilhos refletisse as razões de ouro, prata e bronze.

Ao utilizarem a proporção áurea, a disposição criou uma estrutura quase-periódica. À medida que a razão metálica aumentava, os mosaicos formavam padrões semelhantes às estruturas moduladas IC. Isso indica que a transição entre QCs e ICs pode ser influenciada por essas razões metálicas.

Pesquisadores observaram o padrão de pavimentação das médias metálicas não apenas em modelos teóricos, mas também em polímeros reais utilizando um terpolímero tribloco ISP. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão mostraram que esses polímeros podem ser representados por três tipos de ladrilhos: L, P e S. Os ladrilhos P indicaram mudanças de orientação, que os pesquisadores interpretaram como fronteiras gêmeas.

Leia também:

Hoje · 08:54

Origem ancestral do kefir revelada em antigo queijo

Resultados semelhantes foram observados com pequenas partículas suspensas. Dez mil partículas foram modeladas utilizando um potencial de interação específico. As partículas se organizaram em padrões formando triângulos apontando para cima e para baixo.

Visão Adicional:

Esta descoberta é crucial para a ciência dos materiais. Aproximantes aperiódicos podem ajudar a compreender e manipular melhor as propriedades dos materiais. A pesquisa destaca a eficácia desses aproximantes em induzir modulações em sistemas de matéria mole utilizando o grupo de planos P31m. Filas de ladrilhos P serviram como limites de domínio na rede em favo de mel, ligando, assim, os quasi-cristais hexagonais da média metálica às redes em favo de mel moduladas por IC.

As descobertas oferecem novas perspectivas sobre cristais aperiódicos. Com estruturas semelhantes, cientistas podem projetar paredes de domínio, algo útil em diversas áreas como ciência dos materiais e nanotecnologia.

Ao entender e controlar essas estruturas, podemos criar materiais com qualidades excepcionais que antes não eram alcançáveis. Esta pesquisa é um passo inicial fundamental para explorar as possibilidades desses materiais complexos.