Впервые получен однокомпонентный квазикристалл

Химики экспериментально получили первый известный квазикристалл, который состоит из однообразных элементов. Ранее подобные структуры были лишь предсказаны. Он формируется путем самосборки наночастиц специальной формы и свойств. Результаты опубликованы в журнале Science.

Квазикристаллы похожи на обычные кристаллы тем, что являются организованной формой материи, но в отличие от них не обладают строгой симметрией. Первые доказательства существования квазикристаллов были получены Даном Шехтманом в 1980-х годах. Это открытие казалось столь революционным, что научное сообщество долгое время отказывалось верить в реальность таких структур. Сегодня известно множество веществ с квазикристалличесим строением, большинство из которых являются сплавами, такими как икосаэдрит (Al₆₃Cu₂₄Fe₁₃), причем все они состоят как минимум из двух ингредиентов. Тем не менее, в 2009 году компьютерное моделирование указало на возможное существование однокомпонентных квазикристаллов, которых никто ранее не видел.

В новой работе ученым из США и Германии удалось получить первый подобный квазикристалл из четырехгранных наночастиц. Авторы использовали частицы из вюрцита (кристаллической модификации сульфида цинка ZnS), покрытые с трех сторон олеиновой кислотой C₁₇H₃₃COOH, а с четвертой — октадецилфосфоновой кислотой C₁₈H₃₉O₃P. Плавая на поверхности этиленгликоля данные частицы самоорганизовывались в сверхрешетку с преобладанием десятиугольной структуры. Именно анизотропия, то есть различие свойств в зависимости от ориентации, оказалось ключом к созданию нового квазикристалла.

Десятиугольники не могут быть единственной структурой, так как, во-первых, квазикристалл не может полностью состоять из одинаковых фигур, а во-вторых, десятиугольниками нельзя покрыть плоскость без самопересечений или зазоров. Авторы показывают, что в данном веществе некоторые десятиугольники изгибаются, превращаясь в фигуры с другим количеством углов, вплоть до пяти. В результате ученые смогли сформулировать новый принцип построения квазикристаллов, который они назвали «правилом замощения гибкими многоугольниками». Они считают, что этот принцип позволит создавать новые структуры и откроет целую новую область исследований квазикристаллов.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.