科学家制造出有史以来最大的准晶体
BALI @ 2023.07.24 , 07:00 上午通过在一个托盘里抖动成千上万个金属球长达一周的时间，研究人员成功制造了迄今为止最大的准晶体——一种科学家们曾经认为不可能存在的结构。
准晶体最早出现在早期伊斯兰艺术的不规则、不重复的瓷砖图案中，它们是一种原子排列有序但又不重复的晶体。它们是晶体，但它们顽固地打破了用于将传统晶体与更混乱结构的固体区分开来的对称规则。
准晶体首次在1981年被理论推导出来，并在1982年被发现，这种当时具有争议的结构导致发现它的科学家被赶出实验室——但后来却为他赢得了2011年化学诺贝尔奖。
现在，科学家们通过一项赌约，成功从同样具有争议性的情况下制造出史上最大的准晶体。研究人员于7月4日在预印本服务器arXiv上发表了他们的发现，但这篇论文尚未经过同行评审。
自被发现以来，数百种准晶体已经在实验室中被制造出来，一些甚至在自然中被发现。然而它们都相当小，由微米和纳米量级的微粒组成——或者比头发直径小0.001%到1%。科学家们想知道是否可以制造成千上万倍更大的准晶体。
为了研究准晶体内部微粒的大小可以合理达到何种程度，研究人员进行了计算机模拟，以找到形成大型准晶体的最佳微粒类型。他们的结果表明应该使用两种微粒：一种直径2.4毫米，另一种直径1.2毫米。
用于制造新准晶体的计算机模拟图像
在一个浅容器中放入约4000个两种大小的钢球后，研究人员以每秒120次的频率摇晃一周，并录制了整个过程。在回顾实验后，研究人员在论文中写道:“一个有趣的画面似乎出现了。”
这些球自组装成了一种由三种基本部件组成的平铺式非周期结构的准晶体：大球排成正方形，中间有一个或四个小球，大球组成三角形，中间有小球。
准晶体的大多数实际应用还有很长的路要走，但它们独特的性质可能允许它们隔热、增强钢铁和修复骨折。对这种新晶体及其与其他准晶体的相似性进行进一步研究，可以使这些可能性更接近现实。
总而言之，通过一个充满好奇和乐趣的过程，科学家们制造了目前最大的准晶体，这不仅展示了人类创造力和执行力的伟大，也为这一曾被怀疑的物质打开了广阔的应用前景。我们期待更多类似的科学故事出现，激发公众对科学的热爱和信心。
本文译自 Live Science，由 BALI 编辑发布。
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