Quasicristallo: differenze tra le versioni

 

I '''quasicristalli''' sono una particolare forma di [[solido]] nel quale gli [[atomo|atomi]] sono disposti in una struttura deterministica ma non ripetitiva, cioè non periodica come avviene invece nei normali [[cristalli]]. Vennero osservati per la prima volta nel [[1984]] da [[Dan Shechtman]] del [[Technion|Technion – Israel Institute of Technology]]<ref name=s>{{Cita pubblicazione|doi=10.1103/PhysRevLett.53.1951|titolo=Metallic Phase with Long-Range Orientational Order and No Translational Symmetry|anno=1984|cognome=Shechtman|nome=D.|cognome2=Blech|nome2=I.|cognome3=Gratias|nome3=D.|cognome4=Cahn|nome4=J.|rivista=Physical Review Letters|volume=53|p=1951|bibcode=1984PhRvL..53.1951S|numero=20}}</ref> e per questa sua scoperta gli è stato assegnato il [[Premio Nobel per la chimica]] nel 2011.<ref>[https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/index.html Nobelprize.org - Premi Nobel per la chimica]</ref>

 

 

Lo stato quasi-cristallino fu scoperto durante il tentativo di amorfizzazione di un metallo (vedere [[Vetro Metallico]]). L'esperimento prevedeva la preparazione di una lega di <math>Al_6Mn</math>, la sua fusione ed il brusco raffreddamento del materiale: non si ottenne il nastrino metallico tipico del metallo amorfo, ma frammenti di un determinato materiale, infatti i materiali intermetallici presenano super-reticoli e sono difficili da amorfizzare. Lo studio eseguito con tecniche [[TEM]] mostrò una figura di diffrazione con simmetria di ordine 5, ovvero un cristallo bidimensionale con unità di cella di forma pentagonale.

Tale simmetria risulta impossibile secondo gli schemi della cristallografia, infatti è impossibile ricoprire una superficie con figure di questo tipo (costruzione che indica la presenza di una struttura cristallina), inoltre il fatto di aver prodotto un'immagine di diffrazione dimostra che lo stato di questo materiale non può essere attribuito nemmeno ad uno [[stato amorfo]].

 

In un normale solido [[cristallo|cristallino]] la posizione degli atomi è disposta in un [[Reticolo di Bravais|reticolo periodico di punti]], che si ripetono nelle tre dimensioni allo stesso modo in cui si ripete la struttura di un [[favo]] d'[[alveare]]: ogni cella ha uno schema identico di celle che la circondano. Nei quasicristalli lo schema è solamente quasiperiodico. La disposizione locale degli atomi è fissa e regolare, ma non è periodica in tutto il materiale: ogni cella ha una configurazione differente di celle che la circondano.

 

 

Esiste una forte analogia tra i quasicristalli e la [[tassellatura di Penrose]], proposta da [[Roger Penrose]]. Infatti, alcuni quasicristalli possono essere sezionati in modo tale che gli atomi sulla superficie seguano esattamente lo schema di una tassellatura di Penrose.

 

Per uno schema periodico, se si riempie tutto lo [[Spazio (fisica)|spazio]] con tale schema, si può far scivolare lo schema in una certa direzione, ed ogni atomo si troverà esattamente dove nello schema originale c'era un atomo.

 

Questo approccio geometrico è un modo utile per analizzare i quasicristalli fisici. In un cristallo, i difetti sono punti dove lo schema è interrotto. In un quasicristallo, i difetti sono punti dove il "sottospazio" tridimensionale viene piegato, o corrugato, o spezzato, poiché passa attraverso uno spazio di più alta dimensione.

 

{{chiarire|I sistemi del mondo reale sono finiti e imperfetti, quindi la distinzione tra i quasicristalli e le altre strutture è una questione sempre aperta.}} I quasicristalli non sono una forma unica di solido; esistono universalmente in molte leghe metalliche e alcuni polimeri. Sin dalla scoperta originale di Shechtman sono stati individuati e confermati centinaia di quasicristalli. Tali strutture si trovano spesso nelle leghe di alluminio (Al-Ni-Co, Al-Pd-Mn, Al-Cu-Fe), ma sono possibili anche in altri composti (Ti-Zr-Ni, Zn-Mg-Ho, Cd-Yb).<ref>{{Cita pubblicazione|doi=10.1088/0034-4885/69/2/R03|titolo=The role of aperiodic order in science and technology|anno=2006|cognome=MacIá|nome=Enrique|rivista=Reports on Progress in Physics|volume=69|p=397|bibcode = 2006RPPh...69..397M|numero=2 }}</ref>

 

http://www.rainews.it/dl/rainews/media/Il-quasi-cristallo-impossibile-alla-ricerca-della-pietra-che-non-dovrebbe-esistere-98654b39-32d0-4a1d-811a-59c32077d0d0.html

 

Nel 2009, alcuni ritrovamenti mineralogici effettuati dal team di [[Luca Bindi]] dell'Università di Firenze hanno dimostrato l'evidenza che i quasicristalli si possono formare anche in natura sotto opportune condizioni geologiche. Quasicristalli di origine naturale sono stati infatti scoperti in un nuovo tipo di minerale trovato nel fiume [[Khatyrka]], nella Russia orientale.<ref>{{Cita pubblicazione|doi=10.1126/science.1170827|pmid=19498165|titolo=Natural Quasicrystals|anno=2009|cognome=Bindi|nome=L.|cognome2=Steinhardt|nome2=P. J.|cognome3=Yao|nome3=N.|cognome4=Lu|nome4=P. J.|rivista=Science|volume=324|numero=5932|pp=1306–9|bibcode = 2009Sci...324.1306B }}</ref>

Una spedizione scientifica sui luoghi dell'iniziale ritrovamento, nell'estremo est della Russia presso i monti Koryak, coordinata dal geologo italiano Luca Bindi dell'Università di Firenze e del CNR e dal fisico Paul Steinhardt dell'Università di Princeton, descritta sulle pagine della rivista scientifica Reports on Progress in Physics nell'agosto 2012, attribuisce un'origine extra-terrestre all'unico quasicristallo ritrovato finora in natura. Sarebbe arrivato sul nostro pianeta tramite un meteorite di tipo "[[condrite carbonacea]]" precipitato circa 15000 anni fa e formatosi addirittura 4,5 miliardi di anni or sono.

 

<references/>

 

* D. P. Di Vincenzo e P. J. Steinhardt. ''Quasicrystals: The State of the Art''. Directions in Condensed Matter Physics, Vol 11. 1991. ISBN 9810205228.

* V.I. Arnold, ''Huygens and Barrow, Newton and Hooke: Pioneers in mathematical analysis and catastrophe theory from evolvents to quasicrystals'', Eric J.F. Primrose translator, Birkhäuser Verlag (1990) ISBN 3-7643-2383-3 .

* A. Katz: ''A short introduction to quasi-crystals'', in Waldschmidt (editor) ''From Number theory to physics'', Springer 1992

* Michael Baake, Robert Moody, Uwe Grimm: ''Verborgene Ordnung der Quasikristalle''. In: ''Spektrum der Wissenschaften'', February 2002, [http://www.math.ualberta.ca/~rvmoody/rvm/rvmldpapers.html www.math.ualberta.ca/~rvmoody/rvm/rvmldpapers.html]

 

== Altri progetti ==