La descoberta dels quasicristalls (Daniel Schechtman, Premi Nobel de Química 2011)

Física de materials: En la descripció de la matèria, hi ha dos opòsits diametrals, el cristall o matèria ordenada i geomètrica, i el vidre o matèria amorfa. La qualitat bàsica del cristall és l’arranjament geomètric de la matèria, la simetria, la qual es basa íntimament en la disposició que adopten els àtoms d’aquest cos cristal·lí. Les estructures cristal·lines es caracteritzen per la seva repetibilitat. Però, pot haver-hi ordre sense repetició? Sí, és el cas dels quasicristalls, on la disposició ordenada dels àtoms és fa de tal manera que és impossible la repetició. Daniel Schechtman, el descobridor d’aquesta forma de la matèria, ha rebut avui el Premi Nobel de Química.

Electromicrografia d’un aliatge quasicristal·lí d’alumini, coure i ferro. La primera estructura quasicristal·lina fou observada per Daniel Schechtman en el seu microscopi un matí d’abril del 1982. Després de trenta anys, bona part dels primers esmerçats en fortíssimes controvèrsies científiques i tècniques, Schechtman ha rebut el Nobel de Química

Daniel Schechtman

Daniel Schechtman (*Tel Aviv, 1941) es va doctorar el 1972 a Technion, l’Institut de Tecnologia de Haifa. En l’actualitat ocupa la càtedra Philip Tobias d’aquesta institució.

La descoberta dels quasicristalls

Schechtman es trobà amb les primeres evidències d’un material quasicristal·lí en el 1982. Un altre hauria deixat de banda, la troballa. Les estructures trobades eren, al capdavall aberrants. I, amb prou feines, Schechtman no tenia més que unes quantes micrografies al seu favor. La defensa que va fer Schechtman d’una línia de recerca fonamentada en els quasicristalls li valgueren atacs des de la pròpia casa, Technion, com des de fora. Va haver de plegar del grup de recerca on s’estava.

En el 1984 apareixia l’article fundacional de la recerca en quasicristalls. La recerca la signaven Schechtman i I. Blech, de Technion, D. Gratias, del Centre d’Estudis de Química Metal•lúrgica de Vitry (França), i J. W. Cahn, del Centre de Ciències Materials de Gaithesburg (Maryland). El material consistia en un aliatge d’al·lumini i manganès (Al-14-at.%-Mn). En l’article s’examinava la paradoxa entre una simetria de grup de punt icosahèdric (sense repetitivitat), i amb propietats cristal·lines pel que fa a la difracció que no s’adeien amb aquesta estructura. L’article també repassava les condicions de fossa per tal d’obtindre aquesta estructura semicristal·lina.

Amb el temps, el coneixement dels quasicristalls anà afermant-se i guanyant credibilitat. La descripció geomètrica (matemàtica) dels quasicristalls hi ajudà força, així com l’analogia amb els mosaics aperiòdics de l’art àrab, o amb els tessel·lats aperiòdics de Roger Penrose.

Un exemple de mosaic aperiòdic al Santuari de Darb-i Imam, a Isfahan

Alhora, s’han descobert en el laboratori diverses menes de quasicristalls. També s’ha comprovat la seva existència a la natura, per exemple en mostres minerals fluvials. Les estructures quasicristal·lines que hom pot induir en l’acer n’augmenten la impenetrabilitat. Així, ara, els quasicristalls són un material ben respectable, tant per fer estris de cuina més termoresistents o motors que suportin millor el contacte amb biocombustibles.



Aquesta entrada ha esta publicada en 1. L'Univers. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *