Кубанский государственный технологический университет

Нобелевская премия за невозможные квазикристаллы

09-03-2012
Шведская королевская академия наук решила присудить Нобелевскую премию по химии Даниэлю Шехтману из Израильского технологического института Техниона. Премия вручена за открытие квазикристаллов, уникальной мозаики атомов, которая никогда не повторяется.

Конфигурация атомов, которую нашел Даниэль Шехтман в квазикристаллах, считалась невозможной, и ученому пришлось выдержать ожесточенный бой с устоявшимися научными догмами.

Нобелевская премия по химии подтверждает заслуги Шехтмана по изменению взгляда на твердое вещество.

Квазикристаллы в быстро охлажденном сплаве алюминия и марганца, противоречащие законам природы, появились на экране электронного микроскопа Даниэля Шехтмана 8 апреля 1982 года. До этого времени считалось, что атомы всех твердых веществ «упакованы» внутри кристаллов в симметричные структуры, которые периодически повторяются в определенном порядке.

Нобелевская премия по химии вручена Даниэлю Шехтману за открытие квазикристалов

Однако в кристалле Шехтмана атомы были упакованы в периодическую структуру, которая, тем не менее, не повторяется. Это считалось невозможным – ведь нельзя создать футбольный мяч, используя только шестиугольники, в то время как сфера нуждается еще и в пятиугольниках.

Открытие Шехтмана было крайне противоречивым, и в ходе многочисленных дискуссий он даже решил выйти из состава своей исследовательской группы. Однако в конце концов он смог заставить научную общественность пересмотреть концепции о природе материи.

Квазикристаллы – это промежуточное состояние между кристаллическим и аморфным, и их физические свойства отличаются от свойств металлов и диэлектриков. Структура большинства кристаллов основана на простых геометрических фигурах: кубе, тетраэдре и октаэдре. В отличие от них, структура квазикристаллов представляет собой икосаэдр.

Апериодические мозаики, такие как те, что в средневековом дворце Альгамбра в Испании и храме Дарб-и Имам в Иране, помогли ученым понять, что квазикристаллы на атомном уровне похожи по рисунку на эти древние панно. В мозаиках, как и в квазикристаллах, структуры следуют математическим правилам, в частности золотой пропорции, но никогда не повторяются.

После открытия Шехтмана ученые обнаружили сотни других видов квазикристаллов, в том числе и уникальное месторождение в России: в вулканических породах триасового периода на Корякском нагорье возле ручья Лиственитовый. Шведская оборонная компания также нашла квазикристаллы в стальной броне, что повышает ее прочность. В настоящее время ученые экспериментируют с использованием квазикристаллов в различных продуктах: от сковородок до дизельных двигателей.