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Nov 08, 2023

Quasicristal encontrado em 'relâmpago fossilizado'

Um quasicristal que provavelmente foi formado por uma forte descarga elétrica através de um

Um quasicristal que provavelmente foi formado por uma forte descarga elétrica através de uma duna de areia foi encontrado por pesquisadores dos EUA e da Itália. A equipe, liderada por Paul Steinhardt na Universidade de Princeton, espera que sua descoberta possa levar ao desenvolvimento de novas técnicas para criar quasicristais artificiais e ajudar os cientistas a encontrar outras amostras que ocorrem naturalmente.

Quasicristais são materiais sólidos com estruturas atômicas que possuem ordem de longo alcance, mas não possuem a simetria translacional encontrada em cristais regulares. Em vez disso, eles exibem apenas simetria rotacional, e esse curioso arranjo dá aos quasicristais uma variedade de propriedades mecânicas, elétricas e ópticas exóticas. Antes considerados impossíveis, os quasicristais foram identificados pela primeira vez em 1982 e, desde então, várias técnicas diferentes para sintetizar esses materiais foram desenvolvidas – incluindo a deposição de vapor e a extinção lenta de estados líquidos.

Na natureza, no entanto, as condições necessárias para gerar quasicristais são excepcionalmente raras e a primeira amostra natural foi identificada por Steinhardt e seus colegas em 2009. O que se seguiu foi uma expedição à Sibéria liderada por Steinhardt, buscando a fonte dessa amostra e confirmando que era fazia parte de um meteorito.

Uma vez estabelecido que os quasicristais existem na natureza, começou a corrida para encontrar novos exemplos. Agora, Steinhardt e seus colegas descobriram um novo tipo de quasicristal dentro de uma amostra de fulgurita. Apelidado de "relâmpago fossilizado", os fulguritos são tubos de material fundido criados quando uma grande corrente elétrica viaja pela areia. Sua amostra vem de Sand Hills, no centro-norte de Nebraska, e foi descoberta perto de uma linha de energia caída, que contribuiu com vestígios de metal para a amostra.

Com a composição química Mn72.3Si15.6Cr9.7Al1.8Ni0.6, o quasicristal estava em um grão milimétrico preso dentro do fulgurito. Lá, o quasicristal coexistia com uma rede cúbica mais convencional. O quasicristal tem camadas atômicas igualmente espaçadas, cada uma com uma simetria rotacional de 12 vezes – algo que é impossível em cristais comuns com simetria translacional.

O condensado quasicristalino de Bose-Einstein fornece um vislumbre da física em dimensões superiores

Ao estudar a amostra, Steinhardt e seus colegas puderam juntar pistas sobre sua formação. Eles acreditam que o quasicristal provavelmente se formou durante uma forte descarga elétrica através da areia. Isso pode ter sido o resultado da queda da linha de energia, de um raio ou de uma combinação de ambos. Independentemente de sua fonte, a descarga teria gerado temperaturas extremas superiores a 1710 °C. Isso, dizem eles, teria criado as condições necessárias para a formação de um quasicristal na região entre os vestígios de liga de alumínio da linha de energia e o vidro de silicato fundido da areia.

A equipe de Steinhardt espera que sua descoberta possa levar a novas técnicas de síntese de quasicristais por meio de descargas elétricas controladas em laboratório. Isso poderia permitir que os pesquisadores projetassem novas propriedades exóticas e até mesmo ajudá-los a identificar melhor os locais onde os quasicristais naturais podem ser encontrados, tanto na Terra quanto no espaço.

A pesquisa é descrita na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.