Giả tinh thể là gì?

Giả tinh thể (quasicrystal) là một dạng tồn tại khác biệt của chất rắn, trong đó các nguyên tử sắp xếp dường như đều đặn nhưng không có sự lặp lại cũng không có sự đối xứng tịnh tiến đặc trưng của những tinh thể đích thực, một dạng cấu trúc "hầu như tuần hoàn".

Có thể hình dung trong không gian hai chiều, nếu ta trượt một bản sao chính xác của cấu trúc giả tinh thể trên chính nó thì sẽ không có sự ăn khớp hoàn toàn như đối với cấu trúc tinh thể, tuy nhiên nếu ta quay bản sao đó thì thường sẽ có sự ăn khớp.

Minh họa một bán tinh thể

Minh họa một giả tinh thể

Trong toán học đã có một số hàm có tính chất “hầu như tuần hoàn” và cơ sở toán học của “sự mất tuần hoàn” này được chỉ ra vào năm 1933 bởi Harald Bohr (anh em của Niels Bohr). Các hàm bán tuần hoàn là một tập con của những hàm gần như tuần hoàn, theo đó, giả tinh thể được mô tả lần đầu tiên, năm 1974, bằng toán học bởi viện sĩ hàn lâm Anh quốc Roger Penrose với tên gọi ngói Penrose nổi tiếng.

Hình ảnh xây dựng lại của cấu trúc nửa tuần hoàn tại Madrasa al’ Attarin (1323)

Hình ảnh xây dựng lại của cấu trúc nửa tuần hoàn tại Madrasa al’ Attarin (1323), Fez, Morocco.

Khoảng mười năm sau đó, năm 1982, Dan Shechtman thuộc Viện Công nghệ Technion ở Israel đã chứng minh rằng vị trí của các nguyên tử trong một hợp kim có một cấu trúc giả tinh thể, nó có trật tự nhưng không có cấu trúc tuần hoàn. Kể từ đó, hàng trăm giả tinh thể khác nhau đã được phát hiện ra trong tự nhiên. Dan Shechtman phải chiến đấu một chiến khốc liệt chống lại các tư tưởng khoa học hiện thời và về cơ bản đã làm thay đổi nhận thức của các nhà hóa học về cấu trúc chất rắn.

Và Shechtman đã nhận được giải Nobel Hóa học năm 2011 cho phát hiện về giả tinh thể của mình. 

Trong thông cáo trao giải, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển phát biểu rằng Shechtman “phải đấu tranh trong một trận chiến ác liệt chống lại nền khoa học đã xác lập” để kết quả của ông được chấp nhận vì “cấu hình tìm thấy ở các giả tinh thể được xem là không thể”.

Atomic model of Ag-Al quasicrystal

Mô hình nguyên từ của giả tin thể Ag-Al. Ảnh Wiki

Các giả tinh thể đã dẫn tới những khám phá quan trọng trong những lĩnh vực đa dạng như khoa học nano và hóa học siêu phân tử. Các “siêu chất liệu” quang lượng tử xây dựng trên các bán tinh thể có thể một ngày nào đó còn thay thế cho những dụng cụ bán dẫn để tạo ra những mạch toàn-quang dùng cho viễn thông và công nghệ thông tin.

Cấu trúc chặt chẽ của giả tinh thể có khả năng làm cứng các vật chất và có thể áp dụng vào sản xuất các sản phẩm tiêu dùng như chảo chiên và các máy móc như động cơ diesel chịu nhiệt cao, áo giáp.

Trần Triệu Phú - Thuvienvatly.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Tân trang hệ SI (Phần 1)
16/11/2018
Bài của Benjamin Skuse đăng trên Physics World, tháng 11/2018 Ở ngoại ô Paris, sâu tám mét dưới lòng đất, trong một căn hầm có
Đèn hiệu laser megawatt có thể giao tiếp với người ngoài hành tinh
16/11/2018
Một nghiên cứu mới đề xuất rằng chúng ta sớm có thể thông báo sự có mặt của mình cho các nền văn minh ngoài địa cầu
Lược sử các phương pháp đo thời gian (Phần 2)
16/11/2018
Thế hệ tiếp theo Nhỏ gọn hơn và ít tốn kém hơn – mặc dù kém chính xác hơn – các phiên bản đồng hồ nguyên tử caesium
Thời gian là gì? (Phần 1)
15/11/2018
Trong phần này chúng ta tìm hiểu thời gian thuộc về cái bản chất (chưa biết) Chúng ta đã thấy những khái niệm cơ bản như
Lược sử các phương pháp đo thời gian (Phần 1)
15/11/2018
Bài của Helen Margollis đăng trên tạp chí Physics World, tháng 11/2018 Vào ngày 1 tháng Mười Một năm 2018, khi bài báo này được
Giải phẫu bóng đèn LED
14/11/2018
Ngay cả bóng đèn phổ biến cũng biểu hiện các bí ẩn khi chúng ta nhìn vào bên trong. Không giống các bóng đèn nóng sáng truyền
Tạm biệt Kepler, thiết bị săn hành tinh thành công nhất
14/11/2018
Bài của Daniel Cossins trên tạp chí New Scientist ngày 10/11/2018 Đã lâu rồi Kepler nhỉ, và cảm ơn vì mọi thế giới ngoại hành
21 bài học cho thế kỉ 21: Việc làm
14/11/2018
VIỆC LÀM Khi bạn trưởng thành, có thể bạn sẽ thất nghiệp Chúng ta chẳng biết thị trường lao động sẽ như thế nào vào

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com