Удалось смоделировать самый сложный квазикристалл

Американские инженеры смоделировали самую сложную кристаллическую структуру. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Materials, а кратко с ней можно ознакомиться на сайте Мичиганского университета.

Изображение: Michael Engel

Наблюдать трехмерную структуру икосаэдрического квазикристалла ученым удалось при помощи компьютерной симуляции с применением методов молекулярной динамики (в этом методе взаимодействие частиц описывается законами Ньютона и не учитываются квантовые эффекты).

Объект, полученный специалистами, представляет собой кристалл с двадцатью гранями, в котором присутствуют симметрии, запрещенные классической кристаллографией.

Икосаэдрический квазикристалл, в отличие от классического кристалла, не имеет повторяющихся структур, но сохраняет вращательную симметрию и дальний порядок.

Как отмечают специалисты, подобную структуру имеют многие биологические системы, в частности капсиды (белковые и липидные оболочки вирусов) и фуллерены (сферообразные соединения из атомов углерода).

Впервые подобные объекты ученые наблюдали свыше 30 лет назад в металлических сплавах. По словам специалистов, в случае если квазикристалл такого типа изготовить из наночастиц, то он может применяться в микроэлектронной промышленности, в том числе в дисплеях.

Квазикристаллы, получаемые экспериментально в лаборатории, имеют, как правило, сложное строение и изучаются при помощи рассеивания света на них. Это не позволяет получить детальную информацию о взаимном расположении частиц в них.

Моделирование, проведенное мичиганскими инженерами, является первым в своем роде, позволяющим увидеть структуру сложного квазикристалла, хотя подобные попытки и предпринимались в течение последнего десятилетия.