Aperiodiska approximanter förenar kvasikristaller och modulerade strukturer inom kristallografiska studier.

StockholmForskare vid Tokyos Tekniska Institut har gjort en betydande upptäckt om aperiodiska kristaller. Dessa speciella material, som först upptäcktes på 1960-talet, följer inte de vanliga upprepade mönstren hos vanliga kristaller. Det finns två huvudsakliga typer av aperiodiska kristaller: kvasikristaller, som har ordnade men icke-repeterande mönster, och inkommensurabla modulerade strukturer, som är regelbundna strukturer som har förändrats av rumsliga variationer.

Docent Akihisa Kogas team skapade en speciell honungskaksstruktur för att undersöka sambandet mellan kvasikristaller och inkommensurata kristaller. De använde en ny metod för att skapa ett honungsmönster som simulerar strukturer hos inkommensurata kristaller.

Huvudpunkter:

• Kvasikristaller: Ordnade men icke-periodiska strukturer
• Icke-kommensurabla modulerade strukturer: Periodiska med rumsliga modulationer
• Studien använde sig av bikakebesättning för att utforska sambandet mellan kvasikristaller och icke-kommensurabla strukturer

Forskarna skapade ett mönster med små och stora hexagoner samt parallellogramplattor som placerades på en plan yta. De arrangerade plattorna så att storleksförhållandet mellan de stora hexagonerna och de mindre plattorna motsvarade de gyllene, silver- och bronsförhållandena.

När de använde det gyllene snittet skapades en kvasi-periodisk struktur i arrangemanget. När det metalliska förhållandet ökade, bildade plattorna mönster som liknade IC-modulerade strukturer. Detta visar att övergången mellan QC och IC kan påverkas av dessa metalliska förhållanden.

Forskare observerade det metalliska medelvärdets mönster inte bara i teoretiska modeller utan också i verkliga polymerer med hjälp av en ISP-triblock-terpolymer. Bilder från transmissionselektronmikroskop visade att dessa polymerer kunde representeras av tre typer av plattor: L, P och S. P-plattorna visade förändringar i orientering, vilket forskarna betraktade som tvillinggränser.

Läs också:

Idag · 09:53

Avkoda pronomen: hjärnans roll i minne avslöjad

Liknande resultat observerades med små svävande partiklar. De modellerade 10 000 partiklar med hjälp av en specifik interaktionspotential. Partiklarna ordnade sig i mönster som bestod av trianglar som pekade uppåt och nedåt.

Denna upptäckt är betydelsefull för materialvetenskapen. Aperiodiska approximanter kan förbättra vår förståelse och förmåga att manipulera materialens egenskaper. Forskningen betonar hur effektiva dessa approximanter är för att framkalla modulationer i mjukmaterialsammansättningar med hjälp av P31m-planets grupp. Rader av P-plattor fungerade som domänsnitt i honungskakemönstret, vilket i sin tur kopplade samman hexagonala kvasi-kristaller med metallisk medelmodell med icke-konventionellt modulerade honungskakelatticers.

Dessa upptäckter ger nya insikter om aperiodiska kristaller. Forskare kan använda liknande strukturer för att utforma domänväggsstrukturer. Detta kan vara användbart inom flera områden, såsom materialvetenskap och nanoteknologi.

Genom att förstå hur dessa strukturer fungerar och hantera dem kan vi skapa material med unika egenskaper som tidigare inte var möjliga. Denna forskning är ett viktigt första steg för att utnyttja potentialen hos dessa komplexa material.