Raros cuasicristales ‘que rompen las reglas’ encontrados en bloques de rayos ‘fosilizados’
Un tubo de «rayo fósil» en una duna de Nebraska contiene un tipo raro de cuasicristal que anteriormente solo se encontraba en meteoritos y sitios de prueba de bombas atómicas.
Los cuasicristales son materiales que rompen las reglas de la cristalografía tradicional. Antes de que se informara por primera vez en 1984, los científicos pensaban que los materiales podían ser cristalinos, con patrones simétricos y repetitivos, o amorfos, es decir, dispuestos al azar y desordenados. Además, los científicos creen que los cristales solo pueden ser simétricos un número limitado de veces cuando giran sobre su eje: dos, tres, cuatro o seis veces.
Los cuasicristales rompen estas reglas. Están agrupados en un patrón ordenado, pero el patrón se repite. También poseen simetría rotacional que no se puede lograr con cristales ordinarios. Por ejemplo, los cuasicristales con simetría icosaédrica pueden mostrar una simetría quíntuple alrededor de seis líneas de rotación diferentes.
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Los cuasicristales se descubrieron por primera vez en el laboratorio. Sin embargo, en 2012, Paul Steinhardt (se abre en una nueva pestaña)Luca Bindi, físico teórico de la Universidad de Princeton y geocientífico de la Universidad de Florencia en Italia, anunció el descubrimiento. (se abre en una nueva pestaña) Cuasicristales naturales en un meteorito que cayó en la península de Kamchatka, en el noreste de Rusia. Luego, los investigadores fabricaron más cuasicristales en el laboratorio simulando las altas temperaturas y presiones que pueden ocurrir cuando los cuerpos rocosos chocan. Luego se dirigieron a otro lugar donde ocurren transiciones muy rápidas de alta temperatura y alta presión: el sitio de prueba de la bomba atómica Trinity en Nuevo México. Allí, encontraron más cuasicristales en minerales debajo de las bombas atómicas.
«Por esta razón, comencé a pensar en otros materiales que se formaron en condiciones similares. Pensé en la blitzita, el material formado por la caída de rayos», dijo Bindi a WordsSideKick.com en un correo electrónico.
Los cuasicristales recién descubiertos se descubrieron cerca del pueblo de Hyannis, Nebraska. (Crédito de la imagen: Luca Bindi)
descarga dramática
La blitzita se forma cuando un rayo golpea la arena, fusionando los granos de arena en un tubo de vidrio áspero y ramificado. Bindi recolectó una variedad de linternas eléctricas durante su búsqueda de cuasicristales. El material que contiene esta rara sustancia provino de dunas de arena cerca del pueblo de Hyannis, Nebraska. Esta área de Nebraska consiste en dunas de arena cubiertas de hierba.
El electropiroxeno se encontró cerca de una línea eléctrica que perdió energía durante una tormenta de 2008. Mide alrededor de 6,6 pies (2 metros) de largo total y puede tener hasta 3,1 pulgadas (8 centímetros) de diámetro. Nadie presenció el evento, por lo que los investigadores no están seguros de si un rayo golpeó el cable y creó el electropiroxeno, o si el cable cayó en el viento y produjo el electropiroxeno al descargarse.
Un primer plano de un raro cuasicristal encontrado en Nebraska incrustado en electropiroxeno. (Crédito de la imagen: Luca Bindi)
De cualquier manera, el vidrio ramificado resultante contiene una mezcla de metales de arena y alambres, incluidos manganeso, silicio, cromo, aluminio y níquel. Para fusionar los materiales, la arena debe alcanzar brevemente una temperatura de al menos 3110 grados Fahrenheit (1710 grados Celsius), informan los investigadores el 27 de diciembre en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. (se abre en una nueva pestaña).
Buscando cuasicristales
Usando microscopía electrónica de barrido, Bindi, Steinhardt y sus colegas descubrieron un cristal de 12 lados y 12 esquinas con simetría de 12 veces incrustado en electropiroxeno. Los cuasicristales con esta simetría son más raros que los cuasicristales en general; los cuasicristales con simetría de 10 veces o simetría icosaédrica son más comunes, escribieron los investigadores en su artículo.
El descubrimiento apunta a una nueva dirección en la búsqueda de cuasicristales naturales, dijo Bindi.
«Esto demuestra que las condiciones transitorias de temperatura y presión extrema son adecuadas para la síntesis de cuasicristales», dijo. Otros lugares donde se pueden encontrar cuasicristales podrían ser vidrios de impacto formados cuando grandes meteoritos o asteroides golpean la Tierra, o partes de la superficie de la luna que fueron golpeadas por asteroides, dijo.
Nota del editor: Actualizado a las 4:00 p. m. EST para aclarar que el descubrimiento de cuasicristales se informó por primera vez en una publicación científica de 1984. El descubrimiento en sí fue realizado en 1982 por Dan Shechtman, científico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología.
