Главная / Квазикристаллы - жители далекого космоса

Квазикристаллы - жители далекого космоса

Опубликовано Мир науки и техники в 17 Январь, 2012 - 09:28.

Квазикристаллы - жители далекого космоса
Изображение: найденный в Корякских горах России метеорит содержит единственный известный образец естественного квазикристалла (PAUL J. STEINHARDT)

Физик-теоретик Поль Штайнхардт не ожидал провести лето в путешествиях по тундре с целью посетить отдаленный регион на северо-востоке России, где добывается золото. Но оказалось, что здесь он проведет три недели в поисках следов происхождения единственного известного на сегодня в мире образца естественного квазикристалла - экзотической структуры, открытой в 1982 году в синтетическом материале Даном Шехтманом, который в 2011 году за это открытие получил Нобелевскую премию по химии.

Кажется, все не так просто: эта история повита таинственными записями дневников и даже контрабандой. Возможно, естественные квазикристаллы попали к нам с древнего метеорита, который имеет возраст 4,5 миллиарда лет: это вам не сегодняшние искусственные инновации. Квазикристаллы могут быть самыми древними, существующими на сегодня минералами.

Когда Шехтман впервые сообщил об атомарной структуре квазикристалла, исследователи были поражены. Вместо регулярной атомарной решетки с повторяемыми единицами (как нормальный кристалл), атомы были расположены определенным благоустроенным узором, который себя никогда не повторял. Этим он напоминал сложную трехмерную мозаику. Приблизительно в то самое время Штейнахардту, который тогда работал в Университете Пенсильвании в Филадельфии, выпала возможность поработать с математиком Дов Левитом над теорией этих неповторяемых узоров. Позднее ими был предложен термин квазикристалл.

После этого в лабораториях под контролем были созданы сотни синтетических квазикристаллов. Штейнхардт начал искать примеры квазикристаллов в природе, изучая ферросплавы, перебирая записи рентгеновских снимков дифракционных решеток других материалов, чтобы найти возможных кандидатов. Но ему это не удавалось, пока он не познакомился с Люком Бинди - минералогом из Музея национальной истории во Флоренции (Италия). Люк нашел зерно квазикристалла в миллиметровом куске горной породы из музейной коллекции. Зерно имело размер около 100 микрометров.

Штейнхардт и Бинди вместе с другими коллегами опубликовали в 2009 году статью в журнале Science, что этот квазикристалл не что другое, как квазикристаллический сплав алюминия, меди и железа. На ящике, где нашли эту породу, было указано, что пришли они из России, Корякских гор.

Позднее, Бинди вместе со Штейнхардтом и другими американскими учеными решили проанализировать породу из этих гор. Соотношение изотопов оксигена в кремниевых и оксидных минералах вокруг квазикристалла было таким же, как и в типичных минералах, найденных в метеоритах, которые имеют название углистые хондриты. Это свидетельствовало о том, что порода имеет неземное происхождение, а также и значительный возраст: гипотетически, все хондриты сформировались во время рождения Солнечной системы. Вероятно, квазикристалл из этого метеорита имеет такой же возраст. Его нашли переплетенным с кремниевым минералом, который получается лишь при высоких давлениях и температурах - что могло произойти при столкновенье между собой хондритных тел.

Mirnt.ru стало известно, что огромное количество известных на сегодня минералов на Земле не начали образовываться, пока благодаря тектонике плит не образовались новые типы физических и химических элементов среды. Только около сотни минералов создались задолго до этого, когда материя сливалась между собой в процессе формирования Солнечной системы. Поэтому если естественные квазикристаллы образовались в условиях космоса - а этот механизм исследователям пока что непонятен - тогда его можно поместить в категорию самых древних минералов.

История происхождения метеорита также загадочная. Как рассказывает Штейнхардт, музей Флоренции приобрел его в 1990 году в частного, ныне покойного, коллекционера в Амстердаме как часть коллекции с более чем 10,000 образцами. Бинди нашел жену покойного, которая разрешила ученым взглянуть в секретные записи дневника мужа, где они натолкнулись на детали «обмена» - или проще говоря, контрабандной операции - в Румынии. После дальнейшего «расследования» (во время этого пришлось даже пообщаться с бывшим русским секретным агентом спецслужб, который помог незаконно вывезти породу из России), ученые вышли на В.В. Кравченко - человека, который в 1979 году впервые выдолбил породу из глины в отделенном районе Чукотки.

А пока что поиск естественных квазикристаллов остается очень интересным занятием, а также и полезным. «Мне пришлось многое выучить из материаловедения, природоведения, и даже истории России», рассказывает он. Он надеется, что ученые будут продолжать искать необыкновенные дифракционные решетки – возможно даже в неметаллах.

Читайте нас тут


Наш RSS В Контакте [info]

Фото обзоры

Рейтинг@Mail.ru