Kvasikristall hittades i "fossiliserad blixt"

En kvasikristall som troligen bildades av en stark elektrisk urladdning genom en sanddyn har hittats av forskare baserade i USA och Italien. Teamet, ledd av Paul Steinhardt vid Princeton University, hoppas att deras upptäckt kan leda till utvecklingen av nya tekniker för att skapa konstgjorda kvasikristaller och hjälpa forskare att hitta andra naturligt förekommande prover.

Kvasikristaller är fasta material med atomära strukturer som har lång räckvidd, men saknar den translationella symmetri som finns i vanliga kristaller. Istället uppvisar de enbart rotationssymmetri, och detta märkliga arrangemang ger kvasikristaller en rad exotiska mekaniska, elektriska och optiska egenskaper. En gång troddes det vara omöjligt, kvasikristaller identifierades först 1982 och sedan dess har flera olika tekniker för att syntetisera dessa material utvecklats – inklusive ångavsättning och långsam släckning av flytande tillstånd.

I naturen är dock de förhållanden som krävs för att generera kvasikristaller exceptionellt sällsynta och det första naturligt förekommande provet identifierades av Steinhardt och kollegor 2009. Vad som följde var en expedition till Sibirien ledd av Steinhardt, letade efter källan till det provet och bekräftade att det var en del av en meteorit.

"Fossiliserad blixt"

När det väl fastställdes att kvasikristaller existerar i naturen var loppet igång för att hitta nya exempel. Nu har Steinhardt och kollegor upptäckt en ny typ av kvasikristall i ett prov av fulgurit. Dubbade "fossiliserade blixtar", fulguriter är rör av smält material som skapas när en stor elektrisk ström går genom sand. Deras prov kommer från Sand Hills i norra centrala Nebraska och upptäcktes nära en nedfälld kraftledning, som bidrog med spår av metall till provet.

Med den kemiska sammansättningen Mn_72.3Si_15.6Cr_9.7Al_1.8Ni_0.6, var kvasikristallen i ett millimeterstort korn instängt inuti fulguriten. Där samsisterade kvasikristallen med ett mer konventionellt kubiskt gitter. Kvasikristallen har lika åtskilda atomlager, vart och ett med en 12-faldig rotationssymmetri – något som är omöjligt i vanliga kristaller med translationssymmetri.

Kvasikristallint Bose–Einstein-kondensat ger en glimt av fysik i högre dimensioner

Genom att studera provet kunde Steinhardt och kollegor sätta ihop ledtrådar om dess bildande. De tror att kvasikristallen troligen bildades under en stark elektrisk urladdning genom sand. Detta kan ha varit resultatet av den nedbrutna kraftledningen, ett blixtnedslag eller en kombination av båda. Oavsett källan skulle utsläppet ha genererat extrema temperaturer över 1710 °C. Detta, säger de, skulle ha skapat förutsättningar som krävs för att en kvasikristall skulle bildas i området mellan spår av aluminiumlegering från kraftledningen och det smälta silikatglaset från sanden.

Steinhardts team hoppas att dess upptäckt kan leda till nya tekniker för kvasikristallsyntes genom kontrollerade elektriska urladdningar i labbet. Detta kan göra det möjligt för forskare att konstruera nya exotiska egenskaper och kan till och med hjälpa dem att bättre identifiera platser där naturliga kvasikristaller kan hittas, både på jorden och i rymden.

Forskningen beskrivs i Proceedings of the National Academy of Sciences.

• Paul Steinhardt beskriver sin resa till Sibirien på jakt efter kvasikristaller i sin bok Den andra sorten av omöjligt: ​​den extraordinära jakten på en ny form av materia, vilket har varit granskas i Fysikvärlden.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/quasicrystal-found-in-fossilized-lightning/