Иллюстрации: ОгеатБ^те
и
АПРЕЛЬ 2009
В МИРЕ ЖИВОТНЫХ
Запрещенная в классической кристаллографии
симметрия пятого порядка широко представлена
в живой природе, в частности, ей обладают неко-
торые виды вирусов, обитатели моря (морские
ежи, морские звезды, отдельные виды водорос-
лей). Поворотной симметрией пятого порядка
обладают также соцветия многих растений.
Чешуйки еловых шишек, семена подсолнечника,
зерна кукурузного початка образуют структуру,
близкую к квазикристаллам.
в них — не начертание, а принцип, следуя которому можно
замостить любую стену без пробелов, точно повторив
оригинал.
НАУКА И ЖИЗНЬ
В прошлом человек использовал геометрический рисунок,
повторяю щ ий реш етку квазикристалла, для украш ения
религиозных архитектурных сооружений. Что же значит
открытие Ш ехтманадля нас сегодня?
Легко догадаться, что необычное строение сказывается
на физических свойствах. П рактически все известные на
данны й момент квазикристаллы — это металлические спла-
вы, но их свойства сильно отличаются от свойств исходных
металлов. Отметим, например, необычайно высокое элек-
трическое сопротивление при низких температурах и его
падение при повыш ении температуры. «Традиционные»
металлы ведут себя прямо противоположным образом.
Эпоха массового использования квазикристаллов,
очевидно, впереди, но некоторы е контуры уже можно
обозначить. Возможно их прим енение в подш ипниках
скольж ения — при низком коэф ф ициенте трения ква-
зикристаллические сплавы обладаю т высоким запасом
прочности. Зам анчиво выглядит высокопрочное ан ти -
пригарное покры тие, вы сокотем пературны е сверхпро-
водники, вы сокопрочны е м атериалы , сверхтонкие покры -
тия, сверхмелкодисперсны е порош ки и абразивы на ква-
зикристаллической основе. М ногие свойства этого класса
вещ еств ещ е предстоит изучить. Одной из приоритетны х
задач является разработка м етодов синтеза по заданны м
парам етрам , которая позволила бы заранее «програм м и-
ровать» ф изические свойства создаваемы х м атериалов.
О ткрытие квазикристаллов пош атнуло устои кристал-
лографии, многие положения которой за последнюю чет-
верть века приш лось пересмотреть. В обобщ енном пред-
ставлении о кристалле на замену понятию «элементарной
ячейки» — условной наим еньш ей структурной единицы
кристалла — приш ло понятие «дальнего порядка». Физики
сравниваю т значимость открытия квазикристаллов для
кристаллографии с открытием иррациональны х чисел
в математике.
Между гранями явлений
Физиками университета Штутгарта было обнаружено
промежуточное состояние между кристаллами и ква-
зикристаллами. Микроскопические пластиковые
сферы подвергали воздействию лазерной решетки,
в результате чего они по мере возрастания мощнос-
ти облучения изменяли внутреннюю структуру — от
регулярного кристалла до квазикристалла. Оказалось,
что в промежуточном состоянии сферы образовывали
чередующиеся ряды треугольников и прямоугольни-
ков. Чередование этих рядов, описываемое последо-
вательностью Фибоначчи, делало возможным возник-
новение симметрии пятого порядка.
Н есмотря на неугасаю щ ий интерес к квазикристаллам,
многие их свойства до сих пор не изучены и не объяснены.
В частности, неясен механизм их роста. Обычные «клас-
сические» кристаллы растут на внеш них границах, после-
довательно присоединяя новые и новые частицы. Такой
м еханизм роста неприм еним к квазикристаллам, так как
для подобного роста целые группы частиц должны заранее
«договориться» и в какой-то м омент согласованно занять
свои места. Сегодня нет четкого представления и о причи-
нах сниж ения электрического сопротивления квазикрис-
таллов при повыш ении температуры. Не существует
общ епринятой м атематической модели, описываю щ ей
движ ение электронов по квазикристаллу в электром агнит-
ном поле. Также нет четкого физического обоснования
прочностных, пластических, упругих, м агнитны х и других
характеристик этих «как бы кристаллов». Ученых еще ждут
м ногие головоломки и открытия.
Роман Попов
предыдущая страница 75 Что нового в науке и технике 2009 4 читать онлайн следующая страница 77 Что нового в науке и технике 2009 4 читать онлайн Домой Выключить/включить текст