El origen de los cuasicristales
"Cuasicristal" es la abreviatura comúnmente utilizada para "cristal cuasiperiódico" en chino; además, se abrevia como "cuasicristal". Fue descubierto por primera vez en la aleación apagada de Al-Mn por D. Shechtman y otros juristas israelíes, estadounidenses y juristas, y se informó por primera vez el 9 de octubre de 1984 como "una especie de orientación de largo alcance". Fases metálicas que están ordenadas sin traslación. simetría." Su patrón de difracción de electrones de área seleccionada muestra una distribución simétrica nítida y regular de 5 veces, y el conjunto tiene la simetría de un icosaedro triangular regular (es decir, 6L510L315L215PC), y por lo tanto también se le llama "fase icosaédrica". En la primavera del año siguiente, el erudito chino Zhang Ze y otros también informaron que se descubrió "una nueva fase icosaédrica con simetría" en la aleación Ti-V-Ni basándose en un trabajo independiente.
Antes del descubrimiento de los cuasicristales, el entendimiento común en la comunidad cristalográfica era que los cristales son un tipo de objeto con un orden de traslación tridimensional periódico de largo alcance. Por lo tanto, sólo los cristales pueden producir rayos X, neutrones. , y electrones El haz genera líneas de difracción nítidas y forma un patrón de difracción distribuido regularmente; al mismo tiempo, no hay un eje de simetría de quinto orden o superior; Precisamente sobre la base de este tipo de conocimiento, cuando aparecieron informes sobre cuasicristales, causaron conmoción en el mundo académico. Algunas personas dicen que esto significa "el colapso de las leyes de la cristalografía"; algunas personas piensan que la simetría quíntuple que muestran los cuasicristales es una ilusión causada por cristales continuos regulares como los pentacristales; algunos eruditos autorizados creen que los llamados cuasicristales; son "tonterías" ".
Sin embargo, un examen más detenido de los resultados experimentales descartó definitivamente la posibilidad de cristales continuos y el patrón de difracción se calculó según el modelo estructural simétrico quíntuple del icosaedro triangular regular, independientemente de la posición del punto. la intensidad y la intensidad concuerdan bien con los resultados experimentales, confirmando así la certeza de la existencia real de cuasicristales. Y sólo en los próximos cinco años, académicos de muchos países han descubierto cerca de 50 nuevas fases icosaédricas en compuestos intermetálicos con diferentes composiciones, al mismo tiempo, se han descubierto más de 30 tipos de fases icosaédricas cuyas estructuras sólo contienen un cuasicristal bidimensional; que tiene un orden de orientación de largo alcance pero no un orden de traslación en una determinada dirección del plano bidimensional, y tiene un orden de traslación de largo alcance en la dirección tridimensional, y es perpendicular al plano bidimensional del cuasicristal también viola la ley de simetría cristalina El eje de simetría de grado 8 o 10 o 12, y por tanto los cuasicristales bidimensionales correspondientes, se denominan fase octagonal, fase decagonal y fase dodecagonal respectivamente, además también se han descubierto seis tipos de cuasicristales unidimensionales, que son estructuras con dos; -Orden traslacional de largo alcance dimensional y una estructura tridimensional dispuesta en lo que en matemáticas se llama secuencia de Fibonacci, por lo que también se llama fase de Fibonacci.
La existencia real de cuasicristales demuestra completamente que esto no es una tontería, pero las leyes de la cristalografía no han colapsado debido a esto. Por el contrario, ha hecho que el campo de la cristalografía sea más amplio y rico en contenido. profundo. Esto se puede ver en los siguientes ejemplos: En 1991, el Comité Ejecutivo de la Unión Internacional de Cristalografía aprobó el establecimiento del Comité de Cristales Aperiódicos para reemplazar al Comité Temporal original sobre Estructuras Moduladas, Politipos y Cuasicristales en su informe; también establece específicamente que el "cristal" al que se refieren se refiere a "cualquier sólido que esencialmente tenga puntos de difracción discretos (lo que significa que los límites de los puntos de difracción en sí son nítidos y los puntos de difracción no están conectados entre sí)" y "Aperiódico"; cristal" se refiere a "cualquier cristal que pueda considerarse que no tiene periodicidad reticular tridimensional".
Obviamente, este movimiento de la Unión Internacional de Cristalografía es una señal que refleja la necesidad de reexaminarla desde la perspectiva de la cuasiperiodicidad (consulte la Sección 10.3 para más detalles) debido al descubrimiento de cuasicristales y los resultados de una investigación en profundidad. Se sabía anteriormente que existían en las estructuras cristalinas varios fenómenos como la estructura modulada, el politipo, el desajuste inconmensurable o el cristal compuesto, y se incluyeron junto con los cuasicristales. Vaya a un campo nuevo y más amplio de "cristales aperiódicos" para realizar más investigaciones. investigación profunda y exhaustiva.
Sin embargo, cabe señalar al mismo tiempo que el significado de "cristal" mencionado anteriormente propuesto por el Comité de Cristales Aperiódicos incluye todos los cristales aperiódicos como los cuasicristales, lo cual es completamente diferente de la continuación de The El concepto de cristales establecidos ha existido durante cientos de años. Sin embargo, si bien no se ha abandonado el término existente "cristal", se le ha dado una connotación completamente diferente, lo que inevitablemente conduce a confusión y, de hecho, ha causado confusión. Esto es algo a lo que los lectores deberían prestar especial atención.
Los cuasicristales conocidos hasta ahora son todos compuestos intermetálicos, lo cual está determinado por sus causas internas (ver Sección 10.4). En ese momento, académicos de muchos países descubrieron cuasicristales de forma independiente, y no fue una coincidencia. No es por casualidad, sino porque el desarrollo de las tecnologías aeroespacial y de otro tipo requiere con urgencia nuevos materiales con propiedades específicas de alta gama (como más ligeros, más fuertes y más resistentes a las altas temperaturas). Los cuasicristales se descubrieron utilizando técnicas no tradicionales para desarrollar nuevos materiales de aleación. Tienen una importancia científica importante y un gran valor práctico.