| 0 |
|
В Мичиганском университете (U-M) исследователи продемонстрировали как с помощью простых правил можно задавать очень сложную структуру. Ими впервые удалось создать компьютерную модель так называемого икосаэдрического квазикристалла.
Такое образование выглядит упорядоченным, хотя не содержит повторяющихся участков, и сохраняет симметрию вращения, подобно футбольному мячу, сшитому из пяти- и шестиугольных заплат.
Так называемая икосаэдрическая симметрия часто встречается в микро- и наномасштабах, например, в вирусных оболочках или в шарообразных молекулах фуллеренов C-60, но запрещена в обычных кристаллах.
Квазикристалл, по словам Микаэля Энджела (Michael Engel), первого автора статьи в Nature Materials, является тем способом, которым природа реализует объемную икосаэдрическую симметрию. Это становится возможным только при отказе от периодичности и дает крайне сложную структуру.
Более тридцати лет назад квазикристаллы были обнаружены в металлах, что принесло автору открытия Нобелевскую премию. Инженеры продолжают искать эффективные пути получения их из других материалов.
Бонусом в этих исследованиях является уникальное свойство — фотонная запрещенная зона, которым икосаэдрические квазикристаллы обладают благодаря присущей им высокой симметрии вращения. Если расстояние между частицами равно длине световой волны, эти частицы могут захватывать и перенаправлять фотоны, приходящие со всех сторон.
Такая возможность делает икосаэдрические кристаллы весьма полезными для ряда приложений, включая дисплейные технологии, коммуникации и даже камуфляж. Новая работа дает представление о том, как формируются такие квазикристаллы, тем самым впервые делая впечатляющие перспективы применения этих материалов больше, чем просто абстрактными рассуждениями.
Обычно, для получения квазикристаллической структуры требуются два или даже три типа атомов, но исследователи из U-M использовали в своей модели только одинаковые частицы. Наблюдаемый в конечном продукте дальний порядок достигался автоматически, так как частицы взаимодействовали между собой лишь с ближними соседями. При этом оказалось, что их взаимодействия подчиняются правилу Золотого сечения (1,61). Этот соотношение, найденное еще древними греками, описывает пропорции многих природных объектов, расположение лепестков в соцветии, семян в шишке, веток на стволе дерева или спиралей на раковине моллюска.
Результаты моделирования, полагает профессор U-M Шарон Глотцер (Sharon Glotzer), помогут в поиске ответа на фундаментальный вопрос: как необыкновенно сложные конфигурации возникают на основе локальной информации и очень простых правил.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
