La versión original de esta historia apareció en la revista Quanta.
Desde su descubrimiento en 1982, los materiales exóticos conocidos como cuasicristales han atacado físicos y químicos. Sus átomos se arreglan en cadenas de pentágonos, decagones y otras formas para formar patrones que nunca se repiten del todo. Estos patrones parecen desafiar las leyes físicas y la intuición. ¿Cómo pueden los átomos “saber” cómo formar arreglos no repetidos elaborados sin una comprensión avanzada de las matemáticas?
“Los cuasicristales son una de esas cosas que, como científico de materiales, cuando aprendes por primera vez sobre ellos, estás como, ‘eso es una locura'”, dijo Wenhao Sun, científico de materiales de la Universidad de Michigan.
Recientemente, sin embargo, una serie de resultados ha retrocedido algunos de sus secretos. En un estudio, Sun y los colaboradores adaptaron un método para estudiar cristales para determinar que al menos algunos cuasicristales son termodinámicamente estables: sus átomos no se establecen en una disposición de energía de menor energía. Este hallazgo ayuda a explicar cómo y por qué se forman cuasicristales. Un segundo estudio ha arrojado una nueva forma de diseñar cuasicristales y observarlos en el proceso de formación. Y un tercer grupo de investigación ha registrado propiedades previamente desconocidas de estos materiales inusuales.
Históricamente, los cuasicristales han sido desafiantes para crear y caracterizar.
“No hay duda de que tienen propiedades interesantes”, dijo Sharon Glotzer, una física computacional que también tiene su sede en la Universidad de Michigan pero no participó en este trabajo. “Pero poder hacerlos a granel, escalarlos, a nivel industrial,[that] No se ha sentido posible, pero creo que esto comenzará a mostrarnos cómo hacerlo de reproducción “.
Simetrías ‘prohibidas’
Casi una década antes de que el físico israelí Dan Shechtman descubriera los primeros ejemplos de cuasicristales en el laboratorio, el físico matemático británico Roger Penrose pensó en el “cuasiperiódico”, casi pero no se repitió, los pateadores que se manifiestan en estos materiales.
Penrose desarrolló conjuntos de azulejos que podrían cubrir un plano infinito sin huecos ni superposiciones, en patrones que no se repiten y no pueden repetir. A diferencia de las teselaciones hechas de triángulos, rectángulos y hexágonos, formas simétricas en dos, tres, cuatro o seis ejes, y que el espacio en los patrones periódicos, los tilos de penrose tienen una simetría “prohibida” “prohibida”. Los azulejos forman arreglos pentagonales, sin embargo, los pentágonos no pueden caber ajustados uno al lado del otro para enjugar el avión. Entonces, mientras que los azulejos se alinean a lo largo de cinco ejes y teselados sin cesar, diferentes secciones del patrón solo se ven similares; La repetición exacta es imposible. Los tilos cuasiperiódicos de Penrose hicieron la portada de Scientific American en 1977, cinco años antes de que saltaran de las matemáticas puras al mundo real.