(PhysOrg.com) -- Slechts een paar decennia geleden, wetenschappers geloofden dat alle geordende materie bestaat uit zichzelf herhalende bouwstenen -- atomen, ionen of moleculen. In deze weergave, de gewone vaste stoffen van het dagelijks leven zijn gerangschikt in herhalende kristallen, drie-dimensionale patronen.

Wetenschappers betwistten deze eens zo geloofde universele natuurwet toen ze een "onmogelijk" materiaal ontdekten waarvan het bestaan ​​niet kon worden verklaard door periodieke rangschikking van atomen. Deze materialen, later quasikristallen genoemd, volg anders, wiskundig strikte maar niet-herhalende patronen.

Vanaf dat moment, quasikristallen zijn ontdekt in ongeveer 100 synthetische intermetallische verbindingen en, in 2009, in een geologisch exemplaar. Maar er bleven vragen. Hoe en waarom vormen ze, zijn ze stabiel, en wat is hun precieze atomaire structuur?

Nu hebben Dmitri Talapin van de Universiteit van Chicago en zijn collega's voor het eerst quasikristallen gemaakt van zelfassemblerende nanodeeltjes. Zelfassemblagetechnieken benutten de neigingen van de natuur om nieuwe materialen te ontwikkelen. De technieken beloven ook nieuwe details van de atomaire structuur van quasikristallen te onthullen op een manier die zelfs de krachtigste microscopietechnieken ontgaat.

“Hier hebben we de natuur die voor ons werkt en al deze verbazingwekkende complexiteit creëert, " zei Talapin, assistent-professor scheikunde aan de Universiteit van Chicago. Hij en collega's van het Argonne National Laboratory en de University of Pennsylvania rapporteren hun bevindingen in een recent nummer van het tijdschrift Natuur .

Het UChicago-Argonne-Penn-team synthetiseerde bolvormige nanodeeltjes van verschillende materialen en bracht ze ertoe om zichzelf te assembleren tot quasikristallen. "We hebben de fundamentele regels bedacht van wat de zelfassemblage van quasikristallen regelt, ' zei Talapin. “De natuur dwingt deze willekeurige sferen om samen te werken tot echt complexe, driedimensionale patronen.”

Omdat quasikristallen zeldzaam zijn, wetenschappers hebben hun eigenschappen nog niet volledig onderzocht. Echter, bestaande experimentele en theoretische studies wijzen op de mogelijkheden om ongekende mechanische, optische en elektronische eigenschappen.

Deze verkenning zou veel baat hebben bij een beter begrip van de fundamentele regels voor de vorming van quasikristallen, zei Talapin. Hun studie blijft wetenschappers een nieuwe waardering geven voor de complexiteit en schoonheid van vaste stoffen, die de basis vormen van het moderne leven en de technologie.

“Kristalen zijn de belangrijkste materialen voor een enorme lijst met toepassingen. We vertrouwen op kristallen in onze computers, in onze horloges, in auto's, op straten, overal. Welke nieuwe kansen kunnen quasikristallen ons bieden?”

Meer informatie: "Quasikristallijne orde in zelf-geassembleerde superroosters van binaire nanodeeltjes, ” door Dmitri V. Talapin, Elena V. Shevchenko, Maryna I. Bodnarchuk, Xingchen, juni Chen, en Christopher B. Murray, Natuur , 15 okt. 2009.

Aangeboden door University of Chicago (nieuws:web)