Kétségtelen kristály

Kétségtelen kristály

Komarov S. M.,
Fizikai és matematikai tudomány kandidátusa
"Kémia és élet" №12, 2011

A kémiai Nobel-díjat Daniel Shechtman a technion-i technológiai intézettől szerezte meg Haifa-ban (Izrael) – a kvázikristály felfedezésére, harminc évvel ezelőtt. Ez a felfedezés olyan hasonló eseménysorozat egyike volt, amely akkor történt az anyagtudományban.

Gyors hűtés

A 20. század nyolcvanas évében egyfajta elveszett forradalom történt az anyagtudományban. Mindegyik olyan fémötvözeteket kezdett elérni, amelyek rendkívül távol álltak az egyensúlytól, és amelyek gyors folyadékkeverési eljárást alkalmaztak. Néhány éven belül ez az ötlet több száz olyan laboratóriumot foglalta magába, amelyek számtalan kísérletet folytattak az ötvözetek gyors hűtésével, a komponensek leg egzotikusabb kombinációival. Mit keresnek a kutatók?

Könnyű azt mondani, hogy egy új ötvözet létrehozása érdekében az anyagtudós egy állapotdiagramot készít – a fázisegyenletesség függését a hőmérsékletre és összetételre két vagy három komponens bármely rendszere esetében -, és megvizsgálja, hogy melyik fázisbeli egyensúly lehetséges. Rendszerint az ötvözet összetétele megfelel a kétfázisú régiónak a működésének hőmérsékletén. Fűtött állapotban azonban az egyfázisú régióba kerül.Ebben az esetben a fázist speciális kristályszerkezetű anyagnak nevezik. A fázis-transzformáció a fűtés-hűtés hatására a kutató megállapítja, hogy az ötvözet tartalmaz bizonyos fázisrészecskéket és mennyiségét, formáját és méretét, amire szüksége van. Mindezen munkák során rendkívül fontos tudni, hogy melyik kristályrács egy adott fázisban van: a fázis transzformáció során felszabaduló részecskék morfológiája, és ezért az ötvözet tulajdonságai függenek paramétereik arányától. Íme a diagramok és lehetővé teszik számodra a papíron becslést, hogy milyen elemeket (és akár tucatnyi is lehet) keverni kell az ötvözetben a kívánt tulajdonságok eléréséhez.

A háború utáni tudományos és technológiai forradalom fél évszázada, minden fő állapotdiagramot messze és széles körben vizsgáltak, és a különböző tulajdonságokkal rendelkező ötvözetek létrehozásának lehetőségei nagyrészt kimerültek. Továbbra is tudatosították az ismert anyagokkal kapcsolatos készségeket, kvantitatív módon növelték tulajdonságaikat, vagy valami minőségi újítást találtak fel. És ez utóbbi csak a fázis egyensúlyán kívül lehetséges, annak érdekében, hogy a kémiai elemeket az anyagban tartsák, amely elvben nem akar szilárd állapotban egymással szembenézni.Az olvadékban a túlnyomó többségük tökéletesen összeegyeztethető a legszokatlanabb szomszédokkal. Ezért az a gondolat, hogy a folyékony fémet olyan gyorsan lehűtse, hogy a benne lévő elemek atomjai ne legyenek egymástól elválaszthatók.

Szigorúan az XIX. Század első felében feltalálták és szabadalmaztatták az olvadékból való gyors leégés módszereit, de a XX. Az alaptechnikák a vékony áramlású fémek öntésére egy gyorsan forgó masszív dobra (szalaggal vagy vezetékkel jönnek ki) és fém fröcsköléssel (por keletkezik). A szalagot és a huzalt önmagukban használhatják, vagy összetörhetők, porrá alakíthatók, majd porhéjszerkezeti módszerekkel együtt dolgozva – magas hőmérsékleten és nyomás alatt egy masszív termékbe szinterezve.

A gyorsan leállított anyagok tanulmányozása során három új metallikus rendszerállapotot fedeztek fel: mikrokristályos (összhangban a modern tudományos módon, amelyet ma nanokristályosnak neveznek), amorf és kvázikristályos. Nagy reményeket fűztek ezekhez a feltételekhez – a rajongók azt állították, hogy a gyorsan elzáródott anyagok új korszaka jön,amelyek egyedülálló tulajdonságaik miatt hamarosan hagyományos, széles körben használt ötvözeteket küldenek, mint az acél és az öntöttvas a történelem szemétbe. Sajnos a valóság keménynek bizonyult: a forradalom nem zajlott le, és az új anyagok kis búvóhelyeket foglaltak el, amelyek különleges felszerelést igényeltek – ami azonban nem csökkenti alkotóik eredményeit.

mikrokristályai

A kétdimenziós Penrose parketta két elemből álló mintája kvázikristályos modell. A Bobi.exe program által létrehozott kép, amelyet Stefan Collins készített

Tekintetbe véve egy acél kés kését, nehéz elképzelni, hogy ez kristályos anyag. Azonban ez pontosan így van: minden fémdarab egy polikristály, és az egyes összetett kristályokat általában granuláknak nevezik. A szemek sok bajt okozhatnak az anyagtudományban. Először is, minden szennyeződést szeretnek elhelyezni rajtuk: két rácsos csomópontban mindig vannak megszakadások, ahol sokkal könnyebb új részecske létrehozása egy idegen kristályrácskal. Egy ilyen részecske úgy működik, mint egy zár: ha deformálódott, az egyik gabona nem képes mászni, akkor felgyülemlik a feszültségek, és végül egy repedés fog megjelenni.Ha a gabona nagy, akkor ez a repedés meghaladhatja a kritikus méretet, és önmagában tovább terjed, ami az anyag megsemmisítését eredményezi. A szemcsék szennyeződésének nagymértékben a korrózió aktívan zajlik. A szemcseméret is befolyásolja a speciális tulajdonságokat, például a mágneses tulajdonságokat: ha a gabona kisebb, mint a kritikus méret, akkor a mágnesezés megfordulása sokkal könnyebb – amint azt mondják, az anyag mágneses lesz. Az ilyen anyagok szükségesek az elektromos transzformátorok magjaihoz.

A gyors kipárolgás lehetővé teszi a nagy szemcsék kezelését és a mikrokristályos állapot elérését, ahol a szemcseméretet több száz vagy tíz nanometernél mérik. Egyrészt ez jó – ilyen finom szemcsék megváltoztatják a deformációs mechanizmust: a terhelés alatt egy szemcse a másikkal feltekercseli, de nem deformálódik, ezért a plaszticitás még az ötvözeteknél is, amelyek általában törékenyek, mint az üveg. Másrészt a határok hatalmas hossza miatt ez a szerkezet instabil: a legkisebb fűtéssel a gabona nő. Ez a körülmény vezette a hőálló mikrokristályos anyagokat.

Van ilyen anyagcsoport – alumínium, alumínium, nikkel, vas vagy titán vegyületek MeM vagy Me3Al. Ezen intermetallikus vegyületek részecskéi megerősítik a hőálló szuperötvözeteket, mivel érdekes tulajdonságuk van – az erő nem csökken a hőmérséklet növekedésével, hanem növeli (bizonyos mértékben, bizonyos mértékben). A fém tudósok mindig is vonzódtak az ötlet kialakításához, például a tiszta alumíniumból készült turbinás kés – ez nagyon könnyű lenne, és jóval magasabb hőmérsékleten működhetne, mint az ötvözet ezen alumíniummal. De itt van a probléma: szobahőmérsékleten az aluminid törékeny, majdnem olyan, mint az üveg. A gyors kipárolgás mikrokristályos állapotot eredményezett, és ennek megfelelően ezt a hiányosságot orvosolta. Azonban még mindig nem volt lehetséges ilyen anyag alkalmazása: magas hőmérsékleten való munkavégzés után elveszítette az alacsony hőmérsékletű tulajdonságait.

Ha a mikrokristályos anyag nem erős hő hatásának van kitéve, számos előnnyel járhat. Például az ilyen transzformátor magok tízszeresére csökkentik a mágnesezési fordított veszteséget.

Amorf fém

A gyors elárasztás másik ízképe az amorf ötvözetek, azaz azok, amelyekben az atomok véletlenszerűen vannak elrendezve, mint folyadékban. Az első amorf ötvözet Au75Si25 Az ultragyors hűtéssel az amerikai Caltech 1960-ban készült, de egzotikus volt, és 1976-ban egy iparilag fontos eredményt ért el, amikor a Pennsylvania Egyetem kutatói amorf formában kaptak egy Ni-Fe-P-B rendszer mágneses ötvözetet. Ebben a kompozícióban mindkét fémre szükség van mágneses tulajdonságok biztosítására, és a nem-fémek hozzájárulnak az amorfizáláshoz. Az amorf fém előállítására szolgáló kompozíció kiválasztásának alapelve világossá vált: szükséges, hogy megfeleljen az eutektikus transzformációnak a folyadéktól a szilárd állapotig történő átmenet során. Ennek az átalakulásnak az a lényege, hogy ha az olvadékban korlátlan keverhetőséggel rendelkeznek, a reakcióban résztvevõ elemek nem tolerálják egymást szilárd állapotban, és elõnyösebbek a saját kristályukkal együtt megszüntetni a megszilárdulás során. Eutektikusnak tűnik – ilyen kristályok mechanikus keveréke. Ha gyorsan hűl, akkor olyan helyzet alakul ki, ahol egyetlen elem sem dönthet úgy, hogy elhagyja a folyadékot, és saját kristályt hoz létre. Végül mindent lefagy és nem kristályosodik.

Kezdetben amorf ötvözeteket kaptak ugyanazon vékony szalagok és porok formájában, de idővel a készítmények javultak, és a kilencvenes években megjelentek volumetrikus amorf ötvözetek – az amorfizálás hűtési sebessége másodpercre esett, és minden centiméter vastag falú öntvényeket lehűtettünk. Igaz, a palládium és a cirkóniumötvözetek – nem a legolcsóbb komponensek – a legjobb volumetrikus amorfizáció.

Egy időben vita volt arról, hogy valóban fagyott folyadék vagy mikrokristályos, olyan apró szemcsékkel, amelyeket a röntgensugarak nem láttak, de ezek a viták nem tükrözik sokat az új anyagok osztályának tulajdonságairól. A tulajdonságok egyedinek bizonyultak. Először is, a deformációs mechanizmus megváltozott. Valójában a kristályos anyagok tényleges szilárdsága sokszor kisebb, mint az elméleti, az atomközi kötések egyidejű megszakításának energiájaként számítva. A deformáció során az atomkötések nem törnek össze egyszerre, és a kristályok egy része a másikhoz viszonyítva, ami sokkal kevesebb erőfeszítést igényel. Egy amorf fémben nincsenek szemcsék és határok, ezért ilyen csúszás lehetetlen, és az erő többször is megnő.Igaz, a plaszticitás esik (és ez elsősorban az ütésállóság), de az anyag nem válik törékennyé, mint üveg, jól hajlik. Például egy amorf szalagot be lehet borítani a borotva élén, majd minden nyom nélkül kiegyenesedik. A határok és a kémiai egyenletesség eltűnése kiváló korrózióállóságot biztosít.

Nem meglepő, hogy először az amorf ötvözeteket választották a tömeggyártás és a gyönyörű jövő számára. A japánok még sikeres kísérleteket hajtottak végre amorf szalagok használatára olyan tömegtermékben, mint a vasbeton megerősítése. Sajnos hamar kiderült, hogy az anyag még mindig túl drága az acél széles körű cseréjéhez, ezért nehezen feldolgozható (pl. Hegesztés), és a hosszú távú használat után továbbra is a strukturális stabilitással kapcsolatos kérdések merültek fel. Az amorf ötvözetek speciális termékeket – rugalmas membránokat, forraszanyagokat vagy transzformátorok magjait is – foglaltak el.

Azonban az a képesség, hogy egy egzotikus elemkészletet ötvözött ötvözetbe, amely más módszerek sohasem tudtak szilárd állapotban összeállni, néha forradalmi eredményeket produkál.Így az Mg-Zn-Ca rendszer amorf ötvözete képes a szervezetben havi egy milliméteres sebességgel feloldani és csontszövetkel helyettesíteni (látszólag a kalcium jelenléte, ami egy fém anyag számára rendkívül szokatlan). Az oldódás mértékét a cink koncentrációja szabályozza. Az ilyen anyag nagyon ígéretes különféle csavarok és csapok számára, amelyek sebészeti műveletek során csavarozzák a csontot.

kvázikristályok

A kvázikristályok voltak a legfrissebb időben felfedezettek, a gyors elárasztás agyszüleménye. És ugyanakkor a legexotikusabbak – mert összetörték a kristálytográfia fő paradigmáját, amely több évszázadon át tartott. Az apát idején, a Hauytól, vagyis a 18. századtól kezdve, úgy vélték, hogy a kristály elemi párhuzamos párnákra vagy hatszögletű prizmákra – az elemi sejtekre – osztható, és a struktúrát rácsos periódusonként végtelen számú párhuzamos fordításuk miatt kapja meg. Ez a "transzlációs szimmetria". Amikor azonban Max von Laue, a röntgensugarak természetével kapcsolatos vitában, ragyogóan bebizonyította, hogy ezek kristályrácsot képező elektromágneses hullámok, az első röntgendiffrakciót kapta,egy kristály sokkal gyakorlatibb definíciója merült fel: "Az, ami szabályos diffrakciós mintát ad röntgen sugárzás alatt." Az ilyen kép úgy néz ki, mint egy szimmetrikus pontkészlet – a reflexek – a központi gerenda körül, és annál erősebb a reflex a kép szélére mozdul, annál kisebb a fényereje. A teljes kristály egyszerre alakul ki reflexekkel. A reflexek közelében tükrözik a kristályrács szomszédos síkjainak elrendezésében uralkodó rendet, és minél tovább a reflex, annál távolabb vannak a síkok, amelyek létrehozták azt, a rendezetlen rend, amelynek elrendezése rosszabb lehet. A visszaverődések elrendezésében a szimmetria a rács szimmetriáját tükrözi a röntgenkábelre merőleges irányban. Vagy az elektronok áramlása – az elektronmikroszkóp felfedezése egy anyagtudós kezében, egy mikrodiffrakciós módszer jelent meg, amely ugyanazon kristályrácsos elektronszórás miatt keletkezik (emlékszünk arra, hogy Louis de Broglie elve szerint bármely részecske képviselhetõ egy bizonyos hosszúságú hullámnak a részecske tömege). Ebben a szóban a "Micro" jelenik meg, mivel a diffrakció a minta felületén lévő apró foltból származik, míg a nagy mintákat röntgensugarakkal vizsgálják.

Szükségünk volt erre a rövidhullámra a röntgenfelvétel fundamentumaiban, mivel a mikro-diffrakciós kép, amelyet Dan Shechtman az elektronmikroszkópban 1982. április 8-án látott, az Al-Mn (Al86Mn14) nagyon furcsa volt. Először is, a reflexek fényessége kissé csökkent a távolsággal, és másodszor, a képnek ötödik rendű szimmetriája volt, vagyis magával kombinálva, mikor körkörös 1/5-el forgott. Ez nem lehet, hiszen a tér nem lehet sűrűn töltött ötszög alapú ábrákon. Más szavakkal, a Shechtman által látott egységcellás ellentmondott Hauy elvének, de ennek ellenére jó hosszú távú rend volt a rácsok elrendezésében. Amint azt a Nobel-bizottság anyagai is megfogalmazták, ez a gondolatok valódi zavart okozott.

Balra diffúzió az Al-Pd-Mn rendszer kvázikristályából az ötödik sorrendű szimmetriatengely mentén, ésa jobb oldalon – szokásos diffrakció egy kristályból, amelynek felbontott hatodrendű szimmetriája (K. Edogawa adatai szerint)

A kollégák hűvösen fogadták a hírt – elmondták, hogy Shechtman félreértelmezte az eredményeket, a laboratórium vezetője azt javasolta, hogy olvasson egy kristálytani tankönyvt, majd megkéri, hogy hagyja el a kutatócsoportot.Mi volt ahhoz, hogy összekeverni egy ilyen fényes diffrakciós képet? A kristályokban időről időre ikrek jelennek meg: bennük a kristályrács a kristály többi részének rácsát tükrözi. Ha egy kettős hit a folt, ahonnan mikrodiffrakciót kaptak, a diffrakciós kép szimmetriája valóban szokatlan lesz. Véletlenül azonban egyszer elérheti az ikert. Ha a minta különböző részeiből diffrakciót kapunk, akkor zavarba ejtő, hogy a véletlenre utal.

Egy évvel később Shechtman az izraeli Technion-ban megvédte téziseit, és ideje volt, hogy jobban foglalkozzon a botrányos adatokkal. Ez segített neki Ilan Blechnek. 1984 nyarán készítettek egy cikket a "Journal of Applied Physics"A szerkesztő azonban azonnal visszautasította a cikket anélkül is, hogy az ellenõrzõk nélkül eljutott volna, majd Shechtman megkérdezte John Kahn neves anyagi szakértõt, aki segített neki eljutni a Szabványügyi Intézethez, hogy megnézhesse az adatokat, és elfogadta a francia kristályíró Denis Gratias munkáját. A Shechtman nem talált hibákat.

Az ilyen megkülönböztetett tudósok hatalma végezte munkáját, és 1984 novemberében "Fizikai felülvizsgálati levelek"Ez egy új kritikai hullámhoz vezetett.Sok kutató azonban elkezdte levonni az archívumból a hasonló diffrakciós képeket, amelyeket egykor furcsa kíváncsiságnak és ikrek termékeinek tekintettek. Emlékeztem és korai kiadványokat találtam hasonló hatások felfedezéséről. Így hát 1939-ben, furcsa diffrakciót találtunk az Al-Cu-Fe rendszer ötvözetében, amelynek dekódolása 1987-ben kimutatta, hogy icosahedral kvázikristály. Ezenkívül az archívum feltárta a többi lehetetlen szimmetria típust is – a nyolcadik és a tizenkettedik rendeletet.

Hamarosan meglepő részletek merültek fel: a kvázikristályok – nem feltétlenül valami nem egyensúlyi tényező, amely a gyors elárasztás eredménye; vannak még meglehetősen stabil kvázikristályos fázisok. Még egyszeri kristályokat is megkezdtek, ami nagyban megkönnyítette e szokatlan anyagok szerkezetének és tulajdonságainak tanulmányozását. Ezenkívül általánosan megfogalmaztuk, hogy milyen körülmények között számíthatunk stabil kvázis-kristályos fázisok megjelenésére.

Hat dimenzióból

De mi a sorrend a kvázikristályok elrendezésében? A matematika segítette ezt a kérdést megválaszolni. Az 1960-as években meghatározták a feladatot: egy olyan korlátozott számú elem mozaikjának létrehozása, amely kitöltené a teret, hogy a helyi minta soha többé ne legyen megismételve.Ezt a problémát tíz évvel később a brit matematikus, Roger Penrose rendezte meg, aki feltalálta a névre szóló parkettát, amely csak két típusú rombusz. Ezt az elméletet Alan McKay krisztallográfus alkalmazta az anyagtudományra. A Penrose parketták csomópontjaiba helyezte atomjait, kiszámította a diffrakciós képet, és kiváló reflexeket kapott, tízszeres szimmetriával. Paul Steinhardt fizikus ugyanabból a Standard Intézetből tudott erről a munkáról. Miután megkapta a Shechtman-t Kahn-szel és más munkatársaikkal, Steinhard azonnal rájött, hogy a szokatlan diffrakció közvetlenül kapcsolódik a Mackay modellezéséhez. Leült a cikkre, és már 1984 végén is Shechtman diffrakcióját magyarázta az aperiódus rend következménye. Ebben a cikkben a "quasicrystal" kifejezés először megjelenik. Három dimenziós inkarnációjában a Penrose parkettája icosahedra mozaikját ábrázolta – huszonkét poliéder háromszög alakú, öt háromszög minden egyes csúcson, így az ötödik rendszimmetriával.

Az ilyen struktúra leírása nem egyszerű, de lehetséges. Az anyagtudósok tapasztalatai voltak: a harmincas évek vége felé az úgynevezett aránytalan hosszú távú fázisokat találták. Képzeljünk el egy rácsot párhuzamos síkok halmazaként.Minden egyes rétegben az atomcsomagolás elve megegyezik, de a repülőgépek az ilyen csomagolás időtartamának egy bizonyos hányadával egymáshoz képest elmozdulnak. Ha ez a váltás az egész időszak egy töredékét jelenti, mondjuk egy tizedet, akkor az egységsejtet lehet építeni, csak nagyon nagy lesz, hiszen mindegyik tíz réteget magában foglalja. De egy érdekesebb eredmény is lehetséges – egy olyan irracionális számra való áttérés, amely nem érhető el, ha egész számokat osztanak egymásnak (például a "pi" szám vagy a természetes logaritmus alapja e). Ilyen eltolódás esetén soha, a következő réteg atomjainak növekedésével nem lehet közvetlenül bármely más réteg atomjai fölött, ami azt jelenti, hogy az egységcellát nem lehet felépíteni. Ezeket a rácsokat nem-mérhető fázisoknak nevezzük.

Ha egy periodikus rácsat egy aperiodikus alakúra alakítunk, kétdimenziós rácsot veszünk. Húzza az X tengelyt1 az elérhető tengelyek irracionális szögében. Rajzoljunk egy vonalat ezzel a tengellyel párhuzamosan, és tervezzük azokat a csomópontokat, amelyek a tengelyre esnek. Kapj egy pszeudoperiodikus egydimenziós rácsot

A leírások szokatlan módon jöttek létre – vonzottak egy további, negyedik, térbeli dimenziót.Ebben a négydimenziós térben az atomok elrendezésében egy teljes transzlációs sorrend van. Azonban lehetséges egy ilyen vetület kialakítása három dimenzióban (lásd az ábrát), amelyben ez a transzlációs szimmetria degenerálódik a síkok aperiódikus elrendezésévé, de még mindig megkapja a helyes diffrakciós mintát, mintha a röntgensugarak kölcsönhatnának az eredeti négydimenziós rácshálózattal.

Ilyen módon úgy döntöttek, hogy a Shechtman által felfedezett szokatlan struktúrákat írják le, csak ebben az esetben hatdimenziós térre vonzódnak: van egy teljes transzlációs rend, de amikor háromdimenziós térre vetül, eltűnik és egy ötszögletes rendellenesség megjelenésével fordul elő. Ez a megközelítés lehetővé tette számunkra, hogy megmagyarázzuk a diffrakció összes tulajdonságát a kvázikristályokból.

Ez a bonyolult magyarázat mindenkinek nem illett. Még mindig van egy véleménye, hogy a kvázikristály valójában mikrokristályos állapot, amelyben az ikozaéderes klaszterek véletlenszerűen kapcsolódnak egymáshoz, hosszú távú rend megjelenését biztosítva. Az ilyen típusú csomagolásokra nincsenek kristálytani korlátozások, mivel a klaszter bármely kívánt formában létezhet – nem szükséges kitölteni a végtelen helyet a rácsával.Nem könnyű megkülönböztetni a hatdimenziós rácsot és a klaszterek csomagolását, ezért e kérdés nagy része nyitva marad.

Kvacikristályos szilárdság és csúszás

Mint kiderült, a transzlációs szimmetria hiánya nagymértékben befolyásolja ezen anyagok tulajdonságait. Egy hagyományos kristályos fémben, amelynek szerkezetét az egységcella végtelen számú párhuzamos átvitelével lehet elérni, mind az elektrontranszportot, mind a fononszállítást – a rács ionhálózatának oszcillációit – ezen periodicitás határozza meg. Például a fononok szétszóródnak a sejtek határain, és feltéve, hogy az oszcillációs hullámhossz nem a rácsidő többszöröse. Ez azért fontos, mert a fononok hőt hordoznak. Hasonlóképpen, azok az elektronok sűrű hullámai, amelyekkel elektromos áramátvitel kapcsolódik, viselkednek. A quasikristályokban, ahol nincs ilyen periodicitás, a fononok sokkal szétszóródnak, és a hő nem gyengül. Az elektronok sem jól mozognak, de leginkább az icosaédrájukban vannak zárva: az ingyenes töltéshordozók száma 20-25 atomot jelent. Ez nemcsak az elektromos vezetőképességet, hanem a fény felszívódását is érinti: a kvázikristály tökéletesen elnyeli az egész látható spektrumot, és a maximális reflexió a termikus infravörös tartományban fordul elő.A kvázikristályok elektronikus szerkezetének egy másik megnyilvánulása a felület alacsony energiája, ami miatt csúszósnak tűnik, és a teflon és a rozsdamentes acél között közbenső helyzetet foglal el. A transzlációs sorrend hiánya szintén hatással volt az erõsségre – amorf anyagok esetében azonban a deformációs mechanizmus megváltozott. Az eredmény hasonló volt: nagy szilárdságú, alacsony duktilitással.

Mindez határozta meg a kvázikristályok gyakorlati használatának elveit. A szilárdság és a keménység speciális termékek, például szemmikroszkópos tűk vagy kristályos ötvözetekben lévő erősítő részecskék. Általában ugyanazt az acélt megerősítik az ötvözőelemek karbidjai, nitridjei vagy boridjai részecskéi, amelyek a fázisátalakítás során keletkeznek. A kvázikristályok ugyanúgy alakíthatók ki, de nem tartalmaznak nemfém atomokat. Bizonyos esetekben előnyben kell részesíteni az anyagot csak fémekből. Mindenesetre a kvázikristályokkal megerősített ipari acélosztályok már megjelentek (bár valószínűleg a kvázikristályok jelenlétének tényét később rögzítették, de először csak nagyon jó acél volt).A rossz hővezető képesség nem túl jó, de még mindig nem nulla elektromos vezetőképességgel teszi a kvázikristályok kiváló anyagát a termoelektromos átalakítók számára, amelyeknek ugyanazokat a belsőégésű motorok hulladékhőjét kell hasznosítaniuk. Külön hőtechnikai tulajdonságok is szükségesek a napkollektoros termikus kollektorok létrehozásához. A magas tapadóképességgel kombinálva lehetővé teszik a kvasi-kristályok számára, hogy a padlókhoz tapadásmentes bevonatként fejezzék ki magukat.

Nem mondható el, hogy harminc éven át minden lehetséges kvasikristályt már megszereztek és vizsgáltak. Az új anyagok létrehozása és bevezetése nem a leggyorsabb folyamat, így kellemes meglepetések várhatók. Azonban a kvázikristályok felfedezése már megváltoztatta a tudomány alapjait: most a megfelelő szerkezeti diffrakció kristályszerkezetének felismerésére. A transzlációs szimmetria megfelelő szerkezete már nem szükséges.

Mi még olvasni a kvázikristályokról:
Yu. Kh. Vekilov, M. A. Chernikov. Kvázikristályok. A fizikai tudományok előrehaladása, 2010, t 180, 6.


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: