Научная общественность уже не отторгает квазикристаллы

Начиная с момента открытия в 1984 году, многие исследовательские области обратились к квазипериодическим структурам.

Были выявлены удивительные возможности во множестве фундаментальных и прикладных исследований, включая применение в излучении когерентного света (лазерном излучении) и датчиках.

Квазипериодические структуры или квазикристаллы благодаря уникальной атомной упорядоченности и нехватке периодичности обладают замечательными кристаллографическими, физическими и оптическими свойствами, которых нет у обычных кристаллов.

В издании Nature Photonics профессор Эмит Агарвал из колледжа инжиниринга и информатики университета Сиракуз вместе с коллегами из университета Юты представили историю квазикристаллов и то, как эта область может открыть многочисленные возможности в фундаментальном исследовании оптики, включая возможности для построения меньших оптических микросхем, литографии в меньшем масштабе и создания более эффективных оптических устройств, которые могут использоваться для биочувствительности, солнечных батарей или спектроскопии.

Вплоть до момента открытия ученые, включая кристаллографов, материаловедов, физиков и инженеров, сосредоточились лишь на двух видах структур: периодической (например, простая кубическая решетка) и случайной (например, аморфное твердое тело, такое как стекло). Периодические структуры известны своей предсказуемой симметрией, причем как вращательной, так и поступательной, и они, как считалось, были единственными видами повторяющихся структур, которые могут быть в природе. В отличие от физики твердых тел, эти структуры могут показывать лишь 2, 3, 4 или шестикратную вращательную симметрию, то есть, после вращения под определенным углом вокруг кристаллографической оси форма остается идентичной после каждого вращения. Не верилось, что может быть структура, способная нарушить эти четыре правила симметрии. Случайные системы, еще одна большая область исследования, сосредоточены на аморфных или беспорядочных средах, таких как газы.

Введение квазикристаллов — упорядоченных структур, которым недостает периодичности, и которые демонстрируют некоторые свойства, подобные периодическим структурам (например, атомная упорядоченность в большом масштабе), хотя и нарушают правила вращательной симметрии (квазикристалл может проявить 5 или восьмикратную вращательную симметрию) — стало областью, которая изначально была встречена противодействием научного сообщества. Агарвал исследует переход от скептицизма к окончательному принятию растущим числом ученых, исследующих потенциал квазикристаллов.

20.03.2013