Молекулярные квазикристаллы – миф или возможность?

Квазикристал, форма организации материи характеризующаяся пяти или десятилучевой симметрией, запрещенной (невозможной) в классической кристаллографии. Впервые существование квазикристалов было предсказано в 1973 г в ходе теоретических расчетов английским математиком и физиком теоретиком Роджером Пенроузом. И экспериментально доказанным спустя десятилетие в 1984 г учеными Шехтманом и Блехом.

В отличие от уже изученных (классических) кристаллов, образующими симметрию второго, третьего порядка, и сложных, четвертого, или шестого, квазикристал формирует невозможную с точки зрения классической кристаллографии, пяти или десяти лучевую симметрию. Позднее в ходе лабораторных исследований была установлена полная симметрия квазикристала на всех уровнях строения вещества, не исключая атомного. То есть, фактически квазикристал является новой формой организации материи, обладающий соответственно уникальными, возможно парадоксальными свойствами.

Моделируя на компьютере математическую мозаику Пенроуза, Дмитрий Лайков на кафедре электрохимии Московского Государственного Университета, впервые получил два уникальных взаимно дополняемых молекулярных компонента мозаики дающих четкую пятилучевую симметрию, характерную для квазикристалической решетки.

Группа исследователей под руководством Лайкова разработала две компьютерные формы молекулярных структур, имитирующие так называемые малые и большие ромбы (составные части мозаики Пенроуза). Лайков в разработанных моделях впервые получил химически рабочую атомную структуру, способную образовывать сложную форму, обладающую симметрией пятого порядка (икосаэдр). Наиболее сложной не тривиальной задачей, со слов российского ученого, оказалось, найти группу молекул, способную образовывать водородные связи, формирующие впоследствии структуру, обладающую пятилучевой симметрией. Практической стороной проведенных исследований может быть получение новых, неизвестных науке материалов обладающих уникальными электромеханическими, термическими, механическими или оптическими свойствами.

Одним из стимулов, мотивирующих работу российских исследователей, со слов руководителя группы, помимо практического применения новых материалов, следует считать эстетическое удовлетворение, получаемое при осмыслении и моделировании сложнейших физико-химических процессов, красоте и оптимальности субатомного мира.

Новости

Чистая прибыль «Фосагро»

Чистая прибыль «Фосагро»

Компания «Фосагро» недавно выставило в публичный доступ последние показатели своего капитала в...

Отчет от ОАО «Уралхим»

Отчет от ОАО «Уралхим»

Крупная корпорация ОАО «Уралхим» объявила итоги полугодия холдинговой фирмы «Уралхим Холдинг». Как...