Квазикристалл
-
Определение и свойства квазикристаллов
- Квазикристаллы — это упорядоченные, но не периодические структуры.
- Они не обладают поступательной симметрией, что отличает их от кристаллов.
- Дифракционная картина квазикристаллов демонстрирует пики с другими порядками симметрии.
-
История открытия
- Квазикристаллы были предсказаны Аланом Маккеем в 1981 году.
- В 1982 году Дэн Шехтман обнаружил квазикристаллические структуры в алюминиево-марганцевых сплавах.
- В 2009 году Лука Бинди и Пол Стейнхардт нашли первый природный квазикристалл — икосаэдрит.
-
Математические и экспериментальные исследования
- В 1960-х годах математики открыли апериодические разбиения.
- В 1974 году Роджер Пенроуз обнаружил плитки Пенроуза, создающие пятикратную симметрию.
- В 1982 году Шехтман наблюдал десятикратную дифракцию электронов в алюминиево-марганцевом сплаве.
-
Признание и признание
- В 1992 году Международный союз кристаллографии изменил определение кристалла.
- В 2011 году Шехтман получил Нобелевскую премию по химии за открытие квазикристаллов.
- В 2014 году Почта Израиля выпустила марку, посвященную квазикристаллам.
-
Современные исследования
- Квазикристаллы были обнаружены в различных материалах, включая мягкие и молекулярные системы.
- Природные квазикристаллы могут образовываться в результате быстрого охлаждения метеоритов.
-
История и открытие квазикристаллов
- Квазикристаллические структуры были обнаружены в супрамолекулярных дендримерных жидкостях и полимерах ABC Star в 2004 и 2007 годах.
- В 2009 году были сформированы тонкопленочные квазикристаллы на границе раздела воздух-жидкость.
- В 2010-х годах открыты двумерные молекулярные квазикристаллы.
- В 2018 году химики из Университета Брауна создали самостроящуюся решетчатую структуру на основе квантовой точки.
-
Математическое определение квазикристаллов
- Квазикристаллы определяются как почти периодические функции, ограниченные иррациональным срезом.
- Де Брюйн показал, что мозаики Пенроуза и икосаэдрические квазикристаллы проецируются из гиперкубических структур.
- Квазикристаллы состоят из элементов более чем одного типа, что требует использования квазирешеток вместо решеток.
-
Компьютерное моделирование и анализ квазикристаллов
- Компьютерное моделирование облегчает построение и анализ квазикристаллических структур.
- Апериодическая природа квазикристаллов затрудняет теоретические исследования физических свойств.
- Изучение квазикристаллов может пролить свет на квантовую критическую точку в тяжелых фермионных металлах.
-
Наука о материалах
- С момента открытия зарегистрированы сотни квазикристаллов, чаще всего в алюминиевых сплавах.
- Известны два типа квазикристаллов: полигональные и икосаэдрические.
- Квазикристаллы делятся на стабильные, метастабильные и метастабильные.
- Стабильные квазикристаллы практически не содержат дефектов, метастабильные имеют икосаэдрический порядок.
-
Свойства и применение квазикристаллов
- Квазикристаллы обладают высокой термической и электрической стойкостью, твердостью и хрупкостью.
- Металлические квазикристаллические покрытия могут быть нанесены термическим напылением или магнетронным распылением.
- Квазикристаллы могут использоваться для антипригарных покрытий, теплоизоляции, светодиодов, дизельных двигателей и новых материалов.
- Квазикристаллы также могут применяться в медицине и биотехнологиях.
-
Применение квазикристаллов в макроскопической инженерии
- Предложено использование квазикристаллов для создания крупномасштабных инженерных структур.
- Квазикристаллы могут обладать интересными физическими свойствами.
-
Непериодические решетчатые структуры
- Вместо изогридных или сотовидных узоров могут использоваться непериодические решетчатые структуры.
- Ни один из этих подходов не был применен на практике.
-
Апериодический кристалл
- Тип кристалла, лишенный трехмерной периодичности.
-
Архимедово тело
- Многогранники с одинаковыми вершинами.
-
Кристаллография
- Научное изучение кристаллических структур.
-
Неупорядоченная сверходнородность
- Состояние, сходное по свойствам с жидкостью и кристаллом.
-
Квазикристалл Фибоначчи
- Двоичная последовательность из повторяющихся страниц Фибоначчи.
-
Пятерка
- Пять кристаллов, расположенных вокруг общей оси.
-
Икосаэдрические двойники
- Структура, обнаруженная в атомных кластерах и наночастицах.
-
Фазонно-коллективное возбуждение
- Возбуждение в апериодических материалах.
-
Тесселяция
- Разбиение плоскости на плитки в математике.
-
Временной кристалл
- Структура, повторяющаяся во времени.
-
Рекомендации
- Дальнейшее чтение.
- Внешние ссылки.
- Неполная библиография литературы по квазикристаллам.
- Квазикристаллы: введение Р. Лифшиц.
- Квазикристаллы: введение С. Вебер.
- Предложение Стейнхардта заархивировано в 2016-10-18 годах в the Wayback Machine.
- Исследование квазикристаллов: Документальный фильм 2011 года об исследованиях Штутгартского университета.
- «Индиана Стейнхардт и поиски квазикристаллов»: Беседа с Полом Стейнхардтом, опубликованная в архиве 2016-11-04 на выставке идей Wayback Machine, 2016.
- Веб-страница Би-би-си с фотографиями квазикристаллов.
- Квазикристаллические блоки: Описание, инструкции по вырезке и сгибанию, модели для заполнения пространства.