Cuasi espontánea

Aug 31, 2023

Informe del 19 de julio de 2023

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por Bob Yirka, Phys.org

Un equipo de físicos de la Universidad Paris-Saclay ha observado por primera vez el autoensamblaje espontáneo de cuasicristales. La observación se produjo durante un experimento que estaban realizando con diminutas esferas magnéticas vibrantes. El equipo escribió un artículo que describe su experimento y lo publicó en el servidor de preimpresión arXiv mientras esperan la revisión por pares.

Durante muchos años, la existencia de cuasicristales fue debatida entre los físicos, y la mayoría argumentó en contra de ellos. Pero luego, allá por 1982, D. Shechtman y sus colegas, al estudiar una muestra de una aleación hecha de manganeso y aluminio, descubrieron que tenía características que encajaban con el cuasicristal propuesto teorizado (un patrón de difracción con picos de Bragg que eran simétricos), eliminando la posibilidad de siendo un cristal.

Desde entonces se han encontrado muchos ejemplos de cuasicristales. Actualmente se definen como estructuras aperiódicas con algunas propiedades cristalográficas. Se han visto en el laboratorio, en el campo e incluso en el espacio, pero hasta este trabajo reciente nunca se los había visto formándose espontáneamente.

El trabajo del equipo de investigación comenzó cuando empezaron a barajar la idea de dos grupos de esferas relacionadas por su tamaño como posibles componentes básicos de un cuasicristal y luego tomaron partido con respecto a su viabilidad; incluso hicieron apuestas y algunos sugirieron que la idea Nunca funciona.

Para demostrar que un lado tenía razón y el otro no, el grupo desarrolló una forma de probar la idea. Primero, utilizaron simulaciones por computadora para encontrar esferas del tamaño correcto. A continuación, obtuvieron dos grupos de esferas, ambas hechas de metal. Un grupo tenía un diámetro de 2,4 milímetros y el otro de 1,2 mm. Luego colocaron las 3.840 esferas en una bandeja plana y poco profunda y la conectaron a un dispositivo que proporcionaría una vibración constante durante un largo período de tiempo. Se fijó un microscopio de registro en lo alto. La bandeja se hizo vibrar 120 veces por segundo durante aproximadamente una semana.

Después de los empujones, los investigadores observaron la disposición de las esferas y descubrieron que se habían ordenado en ciertos patrones no repetitivos que se ajustaban a la teoría: las esferas se habían convertido en un nuevo tipo de cuasicristal. Lo que aún no está claro es qué miembros del equipo ganaron la apuesta y qué recibieron como pago, si es que recibieron algo.

Más información: Andrea Plati et al, Orden cuasicristalino en materia granular vibrada, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2307.01643

Información de la revista:arXiv

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