Οιονεί κρύσταλλοι βρέθηκαν σε «απολιθωμένο κεραυνό»

Ένας οιονεί κρύσταλλος που πιθανότατα σχηματίστηκε από μια ισχυρή ηλεκτρική εκκένωση μέσω ενός αμμόλοφου ανακάλυψαν ερευνητές με έδρα τις ΗΠΑ και την Ιταλία. Η ομάδα, με επικεφαλής τον Paul Steinhardt στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, ελπίζει ότι η ανακάλυψή τους θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων τεχνικών για τη δημιουργία τεχνητών οιονεί κρυστάλλων και να βοηθήσει τους επιστήμονες να βρουν άλλα φυσικά δείγματα.

Οι οιονεί κρύσταλλοι είναι στερεά υλικά με ατομικές δομές που έχουν τάξη μεγάλης εμβέλειας, αλλά στερούνται της μεταφραστικής συμμετρίας που υπάρχει στους κανονικούς κρυστάλλους. Αντίθετα, παρουσιάζουν περιστροφική συμμετρία και μόνο, και αυτή η περίεργη διάταξη δίνει στους οιονεί κρυστάλλους μια σειρά από εξωτικές μηχανικές, ηλεκτρικές και οπτικές ιδιότητες. Κάποτε θεωρήθηκε ότι είναι αδύνατο, Οι οιονεί κρύσταλλοι εντοπίστηκαν για πρώτη φορά το 1982 και έκτοτε έχουν αναπτυχθεί αρκετές διαφορετικές τεχνικές για τη σύνθεση αυτών των υλικών – συμπεριλαμβανομένης της εναπόθεσης ατμών και της αργής απόσβεσης υγρών καταστάσεων.

Στη φύση, ωστόσο, οι συνθήκες που απαιτούνται για τη δημιουργία οιονεί κρυστάλλων είναι εξαιρετικά σπάνιες και το πρώτο δείγμα που απαντάται στη φύση εντοπίστηκε από τον Steinhardt και τους συνεργάτες του το 2009. Αυτό που ακολούθησε ήταν μια αποστολή στη Σιβηρία με επικεφαλής τον Steinhardt, αναζητώντας την πηγή αυτού του δείγματος και επιβεβαιώνοντας ότι ήταν μέρος ενός μετεωρίτη.

«Απολιθωμένος κεραυνός»

Από τη στιγμή που διαπιστώθηκε ότι οι οιονεί κρύσταλλοι υπάρχουν στη φύση, ο αγώνας για να βρεθούν νέα παραδείγματα. Τώρα, ο Steinhardt και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν έναν νέο τύπο οιονεί κρυστάλλου μέσα σε ένα δείγμα φουλγουρίτη. Οι φουλγκουρίτες που ονομάζονται «απολιθωμένοι κεραυνοί», είναι σωλήνες από τηγμένο υλικό που δημιουργούνται όταν ένα μεγάλο ηλεκτρικό ρεύμα διασχίζει την άμμο. Το δείγμα τους προέρχεται από τους λόφους Sand Hills της βόρειας κεντρικής Νεμπράσκα και ανακαλύφθηκε κοντά σε μια κατεστραμμένη γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία συνεισέφερε ίχνη μετάλλου στο δείγμα.

Με τη χημική σύνθεση Mn_72.3Si_15.6Cr_9.7Al_1.8Ni_0.6, ο οιονεί κρύσταλλος ήταν σε κόκκους μεγέθους χιλιοστού παγιδευμένος μέσα στον φουλγκουρίτη. Εκεί, το οιονεί κρύσταλλο συνυπήρχε με ένα πιο συμβατικό κυβικό πλέγμα. Ο οιονεί κρύσταλλος έχει ατομικά στρώματα με ίση απόσταση, το καθένα με 12πλάσια περιστροφική συμμετρία – κάτι που είναι αδύνατο σε συνηθισμένους κρυστάλλους με μεταφορική συμμετρία.

Το Quaicrystalline Bose-Einstein συμπύκνωμα παρέχει μια γεύση της φυσικής σε υψηλότερες διαστάσεις

Μελετώντας το δείγμα, ο Steinhardt και οι συνεργάτες του θα μπορούσαν να συγκεντρώσουν στοιχεία για τον σχηματισμό του. Πιστεύουν ότι ο οιονεί κρύσταλλος πιθανότατα σχηματίστηκε κατά τη διάρκεια μιας ισχυρής ηλεκτρικής εκκένωσης μέσω της άμμου. Αυτό θα μπορούσε να ήταν το αποτέλεσμα της πτώσης του ηλεκτρικού αγωγού, ενός κεραυνού ή ενός συνδυασμού και των δύο. Ανεξάρτητα από την πηγή της, η απόρριψη θα είχε δημιουργήσει ακραίες θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 1710 °C. Αυτό, λένε, θα είχε δημιουργήσει τις απαραίτητες συνθήκες για να σχηματιστεί ένας οιονεί κρύσταλλος στην περιοχή μεταξύ των ιχνών κράματος αλουμινίου από τη γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας και του τηγμένου πυριτικού γυαλιού από την άμμο.

Η ομάδα του Steinhardt ελπίζει ότι η ανακάλυψή της θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες τεχνικές για τη σύνθεση οιονεί κρυστάλλων μέσω ελεγχόμενων ηλεκτρικών εκκενώσεων στο εργαστήριο. Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει στους ερευνητές να κατασκευάσουν εξωτικές νέες ιδιότητες και μπορεί ακόμη και να τους βοηθήσει να εντοπίσουν καλύτερα μέρη όπου μπορούν να βρεθούν φυσικοί οιονεί κρύσταλλοι, τόσο στη Γη όσο και στο διάστημα.

Η έρευνα περιγράφεται στο Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.

• Ο Paul Steinhardt περιγράφει το ταξίδι του στη Σιβηρία σε αναζήτηση οιονεί κρυστάλλων στο βιβλίο του Το δεύτερο είδος αδύνατου: η εξαιρετική αναζήτηση για μια νέα μορφή ύλης, που ήταν αναθεωρήθηκε σε Κόσμος Φυσικής.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/quasicrystal-found-in-fossilized-lightning/