В метеорите Хатырка найден новый «неправильный» минерал

Изображение зерна метеорита в отраженных электронах. Фото из статьи
Изображение зерна метеорита в отраженных электронах. Фото из статьи

Группа ученых из США обнаружила в метеорите Хатырка, найденном на Дальнем Востоке России в 2011 году, новую фазу квазикристаллов.

Кристаллы, не подчиняющиеся общепринятым правилам симметрии, называют квазикристаллическими. «Классические» периодические структуры состоят из одинаковых блоков, которыми можно полностью заполнить пространство. Основания этих блоков могут быть правильными треугольниками, четырехугольниками и шестиугольниками — ученые еще десятилетия назад доказали, что заполнить пространство блоками с правильными пятиугольными сторонами (додэкаэдрами) невозможно.

Но в квазикристаллах, которые долгое время считали ошибкой, возникает симметрия правильного пятиугольника. Они нарушают общепринятые правила кристаллографии, так как их структура не является периодической (не состоит из одинаковых блоков, которыми полностью заполняется пространство кристалла), хотя и имеет так называемый дальний порядок — упорядоченность во взаимном расположении атомов в веществе выполняется на неограниченно больших расстояниях, в отличие от ближнего порядка, где упорядоченность наблюдается только между соседними атомами и молекулами.

Новый квазикристаллический минерал Al62.0(8)Cu31.2(8)Fe6.8(4) образуется в экстремальных условиях из углеродистого хондрита, который претерпевает ряд изменений при воздействии температур до 1200 градусов и давления до 50 тысяч атмосфер.

Квазикристаллы обладают интересным свойством: их электрическое сопротивление при низких температурах аномально велико, в отличие от металлов. Тот факт, что квазикристаллы обладают пониженной пластичностью (способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации), позволяет их использовать для упрочнения в металлических сплавах.

Хотя это уже третий квазикристалл, найденный в обломках метеорита Хатырка, он является первым найденным в природе до искусственного синтеза в лаборатории.

Основываясь на исследованиях природных и синтезированных в лабораториях квазикристаллов, ученые планируют достигнуть понимания их кинетической и термодинамической устойчивости. Благодаря уникальной атомной структуре, нанесение квазикристаллов на поверхность увеличивает прочность конструкций, помогает продлить срок службы деталей, подверженных износу. Например, в Дубне совместно с МИСИС реализуется проект по созданию и нанесению квазикристаллов на поверхности.

Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

Ранее ученые обнаружили минерал, который образует длинные «усы».

Теги:

Читать еще на Чердаке: