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  • Gli scienziati assistono al dispiegarsi della complessità della natura nei quasicristalli autoassemblanti

    Queste immagini mostrano varie viste ingrandite di quasicristalli autoassemblati da nanoparticelle sferiche. Il team di scienziati dell'Università di Chicago, Argonne National Lab e University of Pennsylvania continuano a scoprire nuovi esempi di materiali quasicristallini, una volta ritenuto impossibile. Le barre della scala sono in nanometri. Una molecola di DNA misura circa due nanometri di diametro. (Dmitri Talapin, Università di Chicago)

    (PhysOrg.com) -- Solo pochi decenni fa, gli scienziati credevano che tutta la materia ordinata fosse costituita da blocchi che si ripetono da sé:atomi, ioni o molecole. In questa visione, i solidi ordinari della vita quotidiana sono disposti in cristalli di ripetizione, modelli tridimensionali.

    Gli scienziati hanno sfidato questa legge universale della natura un tempo ritenuta quando hanno scoperto un materiale "impossibile" la cui esistenza non poteva essere spiegata dalla disposizione periodica degli atomi. Questi materiali, in seguito chiamati quasicristalli, seguire diversi, modelli matematicamente rigorosi ma non ripetitivi.

    Da allora, quasicristalli sono stati scoperti in circa 100 composti intermetallici sintetici e, nel 2009, in un campione geologico. Ma le domande sono rimaste. Come e perché si formano, sono stabili, e qual è la loro precisa struttura atomica?

    Ora Dmitri Talapin dell'Università di Chicago e i suoi colleghi hanno creato per la prima volta quasicristalli da nanoparticelle autoassemblanti. Le tecniche di autoassemblaggio sfruttano le tendenze della natura per sviluppare nuovi materiali. Le tecniche promettono anche di rivelare nuovi dettagli della struttura atomica dei quasicristalli in un modo che sfuggono anche alle più potenti tecniche di microscopia.

    “Qui abbiamo la natura che lavora per noi e crea tutta questa incredibile complessità, ” ha detto Talapin, professore assistente di chimica all'Università di Chicago. Lui e i colleghi dell'Argonne National Laboratory e dell'Università della Pennsylvania riportano i loro risultati in un recente numero della rivista Natura .

    Il team di UChicago-Argonne-Penn ha sintetizzato nanoparticelle sferiche di diversi materiali e le ha persuase ad autoassemblarsi in quasicristalli. “Abbiamo capito le regole fondamentali di ciò che governa l'autoassemblaggio dei quasicristalli, disse Talapin. “La natura costringe queste sfere casuali a impacchettarsi insieme in strutture davvero complesse, modelli tridimensionali”.

    Poiché i quasicristalli sono rari, gli scienziati non hanno ancora esplorato completamente le loro proprietà. Però, gli studi sperimentali e teorici esistenti indicano le possibilità di ottenere risultati meccanici senza precedenti, proprietà ottiche ed elettroniche.

    Questa esplorazione trarrebbe grande beneficio da una migliore comprensione delle regole fondamentali che governano la formazione dei quasicristalli, disse Talapin. Il loro studio continua a dare agli scienziati un nuovo apprezzamento per la complessità e la bellezza dei solidi, che costituiscono la base della vita moderna e della tecnologia.

    “I cristalli sono i materiali chiave per un enorme elenco di applicazioni. Facciamo affidamento sui cristalli nei nostri computer, nei nostri orologi, nelle auto, per le strade, da tutte le parti. Quali nuove opportunità possono offrirci i quasicristalli?”

    Maggiori informazioni: “Ordine quasicristallino in superreticoli di nanoparticelle binarie autoassemblate, ” di Dmitri V. Talapin, Elena V. Shevchenko, Maryna I. Bodnarchuk, Xingchen Sì, Jun Chen, e Christopher B. Murray, Natura , 15 ottobre 2009.

    Fornito dall'Università di Chicago (notizie:web)


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