Los
cuasicristales, o sólidos cuasiperiódicos, crecidos por vez primera por el
grupo de Dan Shechtman del National Bureau of Standards en 1984, exhiben
simetrías (icosaédrica o decagonal) que no presentan los sólidos cristalinos.
Por tanto, su estructura cristalina no es periódica, es decir, no se puede
construir mediante la repetición de una celda unidad. El método tradicional
para su crecimiento se basa en el enfriamiento rápido de metales fundidos, de
manera que los átomos no tienen tiempo de acceder a las posiciones de equilibrio
correspondiente a los sólidos cristalinos
A diferencia de otros
cristales, los cuasicristales no tienen un patrón que se repite a nivel
molecular. Son muy difíciles, pero se rompen con facilidad, como el
cristal.
La historia de los cuasicristales comienza con el artículo de
1984 "Metallic Phase with Long-Range Orientational Order and No
Translational Symmetry" (Fase metálica con orden orientacional de largo
alcance y sin simetría traslacional) donde Dan Shechtman et al. demostraron
un claro patrón de difracción con una simetría de cinco pliegues. El patrón fue
tomado de una aleación Al-Mnque fue enfriada
rápidamente después de fundirse.2 Al año siguiente, Ishimasa et al. reportaron
una simetría de doce pliegues en partículas de Ni-Cr.11 Pronto fueron grabados patrones de
difracción de ocho pliegues en aleaciones de V-Ni-Si y Cr-Ni-Si.12 A través de los años, cientos de
cuasicristales con varias composiciones y diferentes simetrías han sido
descubiertos. Los primeros materiales cuasicristalinos eran termodinámicamente
inestables; cuando eran calentados, formaban cristales regulares. Sin embargo
en 1987, el primero de muchos cuasicristales estables fue descubierto, haciendo
posible producir grandes muestras para su estudio y abriendo la puerta hacia
potenciales aplicacione
Los
cuasicristales son estructuras relativamente comunes en aleaciones con metales
como el cobalto, hierro y níquel. A diferencia de sus elementos constituyentes,
son malos conductores de la electricidad. No presentan acusadas propiedades
magnéticas y son más elásticos que los metales ordinarios a altas temperaturas.
Son extremadamente duros y resisten bien la deformación, por lo que se pueden
utilizar como recubrimientos protectores antiadherentes.
DE acuerdo a las palabras de
"Debido a su estructura atómica única, también son malos conductores del
calor y la electricidad, y tienen superficies antiadherentes", agregó la
academia. "Sus propiedades pobres de transporte térmico puede que sean
útiles como los llamados materiales termoeléctricos, que convierten el calor en
electricidad".
Los cuasicristales se encuentras más a menudo en
aleaciones de aluminio (Al-Li-Cu, Al-Mn-Si, Al-Ni-Co, Al-Pd-Mn, Al-Cu-Fe,
Al-Cu-V, etc.), Pero otras numerosas composiciones son también conocidas
(Cd-Yb, Ti-Zr-Ni, Zn-Mg-Ho, Zn-Mg-Sc, In-Ag-Yb, Pd-U-Si, etc.).
En teoría, hay dos tipos de cuasicristales. El
primer tipo, los cuasicristales poligonales (dihedros), tienen un eje de
simetría local de 8, 10, o 12 pliegues (cuasicristales octagonales,
decagonales, o dodecagonales, respectivamente). Ellos son periódicos a lo largo
de este eje y cuasiperiódicos en los planos normales a él. El segundo tipo, los
cuasicristales icosaédricos, son aperiódicos en todas las direcciones.
Con respecto a su estabilidad térmica, se
distinguen tres tipos de cuasicristales:
·
Cuasicristales estables crecidos por lento enfriamiento o fundido con
subsecuente recocido,
·
Cuasicristales metaestables preparados por fusión-giro (melt-spinning),
y
·
Cuasicristales metaestables formados por la cristalización de la fase
amorfa.
En física sería estudiar las propiedades de los nuevos materiales en
cuanto a conductibilidad, dureza, resistencia y habrá algunos que dependiendo
del arreglo sean resistentes y a la vez maleables, y en el aspecto químico que
revolucione el campo de la cristalografía y en la tecnología las aplicaciones
que tendrían".
Algunos cuasicristales se pueden aplicar en materiales que son más duros
y resistentes al calor que el teflón. También se está investigando su uso en la
electrónica o como depósitos de hidrógeno. Sin embargo, es una veta abierta
para todas las ciencias.
Metallic
Phase with Long-Range Orientational Order and No Translational Symmetry».Physical Review Letters 53 (20): pp. 1951. 1984
Decagonal and Quasi-Crystalline Tilings in Medieval
Islamic Architecture». Science: pp. 1106–1110.
varieties of aperiodic tiling it inspired. In: I.
Hargittai, editor: Fivefold Symmetry, pp. 67–86
Peter J. Lu and Paul J. Steinhardt (2007). «Decagonal
and Quasi-crystalline Tilings in Medieval Islamic Architecture».
pp. 1106–1110
No comments:
Post a Comment