Геохимики из США и Италии под руководством Пола Асимова из Калифорнийского технологического института нашли свидетельства того, что квазикристаллы могут возникать в результате столкновений астероидов. Лабораторный эксперимент объясняет возможное происхождение двух известных квазикристаллов, найденных на Земле. Оба они были частью метеорита «Хатырка», найденного в Корякском нагорье. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, кратко об этом сообщает пресс-релиз института.
Главное свойство кристаллов — периодичность и связанная с ней симметрия. Если представить себе бесконечно большой кристалл (любой макроскопический кристалл в масштабах атомов можно считать почти бесконечным), то в нем будет бесконечно большое количество плоскостей и осей симметрии. Однако требование бесконечной периодичности ограничивает набор возможных осей симметрии. Так, в «настоящих» кристаллах могут присутствовать лишь оси второго, третьего, четвертого и шестого порядка — это означает, что кристалл может совпасть с собой при вращении вокруг этой оси два, три, четыре или шесть раз.
Для синтеза квазикристаллов требуются точно выверенные условия — температурные режимы и скорость охлаждения сплавов. Таким образом, найти эти материалы можно было лишь в лабораториях. В природе квазикристаллы были обнаружены дважды — в начале 2000-х и в 2015 году. В обоих случаях речь шла о включениях в метеорите «Хатырка». Каким образом квазикристаллы могли сформироваться в небесном теле было неизвестно, однако ученые отмечали, что еще до попадания на Землю метеорит пережил некое столкновение.
Ученые разрезали шайбу и исследовали ее с помощью микроскопических и рентгеновских методов. Химикам удалось обнаружить в ней области икосаэдрической фазы — квазикристаллов. Находка подтверждает гипотезу о связи между столкновением, произошедшим с метеоритом «Хатырка» и находкой «неправильных» кристаллов в нем.
Химики отмечают, что неясной остается природа сплава алюминия и меди, обнаруженного в «Хатырке». Кроме того, непонятно, на каком этапе столкновения (как искусственного, так и космического) возникает квазикристаллическая фаза.
Ранее японские физики впервые увидели напрямую рост квазикристаллов. Этот процесс интересен тем, что хотя периодичность слоев в таких материалах нарушена, она все равно подчиняется определенной закономерности, называемой решеткой Фибоначчи. В такой решетке геометрия следующего слоя определяется не только тем, какую геометрию имел последний слой, но и все предыдущие.
Владимир Королёв
