Físicos fabrican el cuasicristal más grande hasta la fecha
Fecha: 19 de julio de 2023
En un emocionante avance en el campo de la física, un equipo de científicos ha logrado fabricar el cuasicristal más grande registrado hasta ahora. Mediante un experimento innovador, los investigadores lograron poner en movimiento miles de diminutas esferas de metal en una bandeja poco profunda, lo que resultó en la formación de un cuasicristal, un material que alguna vez se consideró imposible. Los resultados de esta investigación fueron publicados en arXiv.
Durante mucho tiempo, la existencia de los cuasicristales fue negada por la comunidad científica. Sin embargo, en la década de 1980, el análisis de una aleación de aluminio y manganeso reveló las características de un cuasicristal. Estos materiales ordenados desafían las reglas convencionales de simetría al exhibir una estructura que no es ni completamente cristalina ni caótica, careciendo de los patrones periódicos infinitos presentes en los cristales tradicionales.
Los cuasicristales se han encontrado en diversas situaciones, desde laboratorios hasta el espacio exterior, y pueden formarse espontáneamente a partir de partículas de diferentes escalas, incluso reorganizándose con un simple movimiento.
Para abordar las preguntas intrigantes sobre las condiciones que permiten el autoensamblaje de los cuasicristales, los investigadores de la Universidad de Paris-Saclay en Francia realizaron simulaciones por computadora. Identificaron una relación entre los tamaños de las esferas y una proporción específica de partículas pequeñas y grandes que podrían dar lugar a una simetría cuasicristalina.
Basándose en estos hallazgos, llevaron a cabo un experimento en el que utilizaron 3840 esferas de acero no magnéticas de dos diámetros diferentes, colocadas en un recipiente poco profundo. Al vibrar a una velocidad de 120 veces por segundo, estas esferas comenzaron a formar patrones.
Después de una semana de agitación continua, los investigadores liderados por el físico teórico Giuseppe Foffi observaron la formación de pequeñas configuraciones localizadas de perlas de metal. Estos mosaicos se repitieron y se extendieron por todo el recipiente, creando un patrón cuasicristalino.
El equipo de investigación notó que, si bien las formas deseadas se formaron rápidamente debido a un empaque local eficiente, se necesitaron más reordenamientos colectivos para lograr la alineación global, y estos eventos fueron poco frecuentes. Además, descubrieron que los cuasicristales se forman de manera similar tanto en sistemas pequeños, a escala atómica, como en sistemas más grandes, a escala milimétrica. Este resultado fue inesperado y demostró que el experimento era viable, incluso desafiando las dudas de un colega.
Los cuasicristales, con su simetría inusual y patrones de larga distancia, podrían tener diversas aplicaciones en campos como el aislamiento y la electrónica. Aunque pueden carecer de la perfección estética de los cristales convencionales, los cuasicristales poseen un encanto único. Esta investigación es un testimonio de las infinitas posibilidades que surgen de la danza de las partículas.