Cristalul creat de trăsnet are o formă rar întâlnită în natură

Cristalul creat de trăsnet într-o dună de nisip din Nebraska are o configurație care este întâlnită rar în natură.

În interiorul unei bucăți de fulgurit (sau „fulger fosilizat”) creat de un trăsnet puternic care călătorește în nisip și îl face să fuzioneze, oamenii de știință au găsit un cvasicristal, un aranjament de materie despre care se credea cândva că este imposibil de obținut.

• Oamenii de știință au creat cele mai subțiri spaghete din lume
• O nouă teorie a dezvăluit forma fotonilor

Această descoperire sugerează că există căi de formare necunoscute anterior pentru cvasicristale, deschizând noi căi pentru sinteza lor în laborator.

Cristalul creat de trăsnet dezvăluie informații interesante

„Cercetarea actuală a fost concepută pentru a explora un posibil mecanism diferit inspirat de natură pentru generarea de cvasicristale: descărcarea electrică”, scrie echipa de cercetători condusă de geologul Luca Bindi, de la Universitatea din Florența, din Italia.

„Descoperirea unui cvasicristal în cristalul creat de trăsnet cu o simetrie de ordinul 12, rar observată, și o compoziție care nu a fost raportată anterior indică faptul că această abordare poate fi promițătoare și în laborator”, a spus el.

Cele mai multe solide cristaline din natură, de la umila sare de masă până la cele mai dure diamante, urmează același tipar: atomii lor sunt aranjați într-o structură de rețea care se repetă în spațiul tridimensional.

Solidele care nu au aceste structuri atomice care se repetă (solide amorfe precum sticla) sunt, în general, un haos atomic, un amestec fără sens de atomi.

Cvasicristalele încalcă regula: atomii lor sunt aranjați într-un tipar, dar acesta nu se repetă, scrie Science Alert.

Ce sunt cvasicristalele?

Când ideea de cvasicristale a apărut pentru prima dată în anii 1980, conceptul a fost considerat imposibil. Solidele ar putea fi fie cristaline, fie amorfe, nu o combinație dintre acestea. Dar apoi oamenii de știință le-au găsit de fapt, atât în laborator, cât și în natură, adânc în interiorul meteoriților.

De atunci, oamenii de știință au stabilit că cvasicristalele din natură se pot forma numai în condiții extreme, prin șoc, temperatură și presiune incredibil de ridicate.

Impactul de meteoriți de hipervelocitate este un astfel de scenariu; de fapt, pentru o lungă perioadă de timp, acesta a fost singurul cadru în care au fost găsite în natură și, prin urmare, s-a crezut că este probabil singurul loc în care ar putea apărea.

Apoi Bindi și colegul său, fizicianul Paul Steinhardt, de la Universitatea Princeton, din SUA, împreună cu echipa lor, au găsit un cvasicristal format în timpul unui test cu bombă nucleară în 1945. Deși nu sunt exact condiții „naturale”, descoperirea a sugerat că ar putea exista și alte situații în care s-ar putea forma cvasicristale.

Cristalul creat de trăsnet

Trăsnetul este una dintre cele mai puternice forțe din natură, lovind cu viteză extremă și putând încălzi aerul prin care trece până la de 5 ori temperatura suprafeței Soarelui.

Și atunci când lovește pământul în locul potrivit cu suficientă putere, poate topi nisipul, lăsând în urmă cristalul creat de trăsnet, sau fulgurit, o „fosilă” a căii pe care a parcurs-o prin pământ.

Toate ingredientele sunt acolo: șoc, temperatură și presiune. Așa că Bindi, Steinhardt și colegii lor au început să investigheze fulguritele pentru a găsi cvasicristale.

Ei au obținut o probă de fulgurit din regiunea Sandhills din Nebraska, extrasă dintr-un loc aproape de o linie electrică căzută și l-au supus microscopiei electronice de scanare și microscopiei electronice de transmisie pentru a-i determina compoziția chimică și structura cristalină.

Eșantionul a constat din nisip topit și urme de metal conductor topit de la linia electrică. În cadrul acestuia, cercetătorii au găsit un cvasicristal dodecaedral (cu douăsprezece fețe) cu compoziția neraportată anterior Mn_72,3Si_15,6Cr_9,7Al_1,8Ni_0,6.

Atomii din acest cvasicristal au format un tipar cu o simetrie de ordinul 12, aranjat într-o ordine cvasicristalină imposibilă în cristalele normale.

Noi indicii despre formarea cvasicristalelor

Nu este clar dacă fulgerul sau linia electrică au fost responsabile pentru electricitatea care a creat fulguritul; cu toate acestea, pe baza analizei, echipa a stabilit că nisipul ar fi fost încălzit la cel puțin 1.710 grade Celsius pentru a crea fulguritul.

Acest lucru, spun cercetătorii, oferă indicii despre modul în care oamenii de știință ar putea crea cvasicristale în laborator. Cvasicristalele găsite într-un meteorit au sugerat că sinteza șocurilor ar putea fi făcută într-un singur mod; fulgerul oferă noi posibilități.

„Descoperirea unui cvasicristal dodecagonal format de o lovitură de trăsnet sau de o linie electrică doborâtă sugerează că experimentele cu descărcări electrice ar putea fi o altă abordare care trebuie adăugată la arsenalul nostru de metode de sinteză”, scriu cercetătorii în lucrare.

Iar descoperirea indică moduri de formare a cvasicristalelor atât pe Pământ, cât și dincolo, ce ar fi putut fi trecute cu vederea.

„Rezultatele prezentate aici, împreună cu abundența oligoelementelor măsurate în cvasicristale naturale, deschid posibilitatea ca descărcarea electrică din nebuloasa solară timpurie să fi avut un rol cheie care nu numai că ține cont de condițiile de reducere necesare, ci și de a favoriza formarea cvasicristalelor”, concluzionează oamenii de știință.

Cercetarea a fost publicată în PNAS.

Vă recomandăm să citiți și:

Unde să NU te adăpostești în cazul unei explozii nucleare?

Un semnal radio record de la o galaxie îndepărtată a oferit noi speranțe astronomilor

O nouă sondă poate vedea în interiorul cratelor de pe „fața nevăzută a Lunii”

Oamenii de știință au reușit, pentru prima dată, să controleze fulgerele