Friday, May 03, 2013

Cuasicristales, propiedades.


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

El Universal. Renata Sánchez.  http://www.eluniversal.com.mx/articulos/66457.html

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