Trillende metalen bollen vormen gigantische quasi-kristallen
Duizenden minuscule mineraaldeeltjes die een week lang in een ondiepe schaal zijn geschud, zijn samengesmolten tot het grootste quasi-kristal dat ooit is gemaakt. In filmopnamen heeft een onderzoeksteam van Paris-Saclay University in Frankrijk voor het eerst waargenomen hoe metalen ballen van millimeterformaat spontaan samenklonteren tot een ongewone mix van orde en chaos. Natuurkundigen rapporteren erover In een nog door vakgenoten beoordeelde publicatie op de “ArXiv” prepress-server.
Kristallen zijn de belichaming van orde, symmetrie en elegantie. De bouwstenen ervan – atomen, moleculen of ionen – wisselen elkaar met strikte regelmaat af en vormen uniforme patronen en structuren. Aan de andere kant, in quasi-kristallen rangschikken de atomen zich ook regelmatig, maar de rangschikking werkt alleen over korte afstanden, waarna het niet meer past. Deze materialen moeten dus steeds opnieuw worden gestart om hun geordende structuur te vormen – gezien de lange afstanden zijn ze behoorlijk onregelmatig.
Dit komt omdat priemgetallen vijf, acht of tien symmetrieën hebben. In tegenstelling tot viervoudige of zesvoudige symmetrieën, laten deze vormen geen regelmatige arrangementen toe – net zoals je een vloer zonder openingen kunt betegelen met vierkanten, maar niet met een vijfhoek. De mogelijkheid van structuren gebaseerd op “verboden” symmetrieën werd nog lang besproken en door veel wetenschappers verworpen. Pas in 1982 kon natuurkundige Daniel Shechtman hun bestaan experimenteel bewijzen. Microscopische analyse van de aluminium-mangaanlegering onthulde de onmiskenbare kenmerken van een geordend materiaal, maar miste de oneindig herhalende periodieke patronen van een kristal. In 2011 ontving Shechtman de Nobelprijs voor scheikunde voor zijn onderzoek.
“Analist. Schepper. Zombiefanaat. Fervente reisjunkie. Popcultuurexpert. Alcoholfan.”