「化石化した稲妻」で発見された準結晶

砂丘を通る強力な放電によって形成されたと思われる準結晶が、米国とイタリアに拠点を置く研究者によって発見されました。 率いるチームは、 ポール・スタインハート プリンストン大学で、彼らの発見が人工準結晶を作成するための新しい技術の開発につながり、科学者が他の自然に発生するサンプルを見つけるのに役立つことを望んでいます。

準結晶は、長距離秩序を持つ原子構造を持つ固体材料ですが、通常の結晶に見られる並進対称性が欠けています。 代わりに、それらは回転対称性のみを示し、この奇妙な配置により、準結晶はさまざまな風変わりな機械的、電気的、および光学的特性を備えています。 かつて不可能と思われていた、 準結晶は 1982 年に初めて同定された それ以来、これらの材料を合成するためのいくつかの異なる技術が開発されました。これには、蒸着や液体状態のゆっくりとしたクエンチングが含まれます。

しかし、自然界では、準結晶を生成するために必要な条件は非常にまれであり、2009 年に Steinhardt と同僚によって最初の自然発生サンプルが特定されました。 シベリアへの遠征 スタインハルト率いる研究チームは、そのサンプルの出所を探し、それが隕石の一部であることを確認しました。

「化石化した雷」

準結晶が自然界に存在することが確立されると、新しい例を見つける競争が始まりました。 今回、Steinhardt と同僚は、フルグライトのサンプル内に新しいタイプの準結晶を発見しました。 「化石化した稲妻」と呼ばれるフルグリットは、大電流が砂の中を流れるときに生成される溶融物質のチューブです。 彼らのサンプルは、ネブラスカ州北部中央部のサンド ヒルズから採取されたもので、ダウンした送電線の近くで発見され、サンプルに微量の金属が含まれていました。

化学組成 Mn_72.3Si_15.6Cr_9.7Al_1.8Ni_0.6、準結晶は、フルグライトの内部に閉じ込められたミリメートルサイズの粒子でした。 そこでは、準結晶はより一般的な立方格子と共存していました。 準結晶には等間隔の原子層があり、それぞれが 12 回の回転対称性を持ちます。これは並進対称性を持つ通常の結晶では不可能なことです。

準結晶ボース・アインシュタイン凝縮体は、高次元の物理学を垣間見ることができます

サンプルを研究することで、Steinhardt と同僚は、その形成に関する手がかりをつなぎ合わせることができました。 彼らは、準結晶が砂を介した強い放電中に形成された可能性が高いと考えています。 これは、送電線の切断、落雷、またはその両方の組み合わせの結果である可能性があります。 発生源に関係なく、放電は 1710 °C を超える極端な温度を発生させたはずです。 これは、電力線からの微量のアルミニウム合金と砂からの溶融ケイ酸塩ガラスの間の領域に準結晶が形成されるのに必要な条件を作り出したと彼らは言う。

Steinhardt のチームは、その発見が研究室での制御された放電による準結晶合成の新しい技術につながることを期待しています。 これにより、研究者はエキゾチックな新しい特性を設計できるようになり、地球上と宇宙の両方で天然の準結晶が見つかる場所をより正確に特定するのに役立つ可能性さえあります。

研究はで説明されています 米国科学アカデミー紀要.

• Paul Steinhardt は、準結晶を求めてシベリアに旅したことを著書の中で説明しています。 第二の種類の不可能：物質の新しい形態の並外れた探求、 されている でレビュー 物理学の世界.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/quasicrystal-found-in-fossilized-lightning/