白癜风治疗医院哪家最好 https://wapjbk.39.net/yiyuanzaixian/bjzkbdfyy/nxbdf/它们的结构曾经备受争议。如今，研究人员在年的一次原子弹试验后发现了准晶体。这种红色三辉石样品被发现含有一种以前未知的准晶体。图片来源:LucaBindi,PaulJ.Steinhardt科学家们在寻找准晶体——即所谓的“不可能”的材料，这种材料具有不寻常的、不重复的结构——他们在世界上第一次核试验的残留物中发现了一种准晶体。这种以前不为人知的结构由铁、硅、铜和钙组成，很可能是由蒸发的沙漠沙子和铜线熔合而成的。类似的材料已经在实验室中合成，并在陨石中被鉴定出来，但5月17日发表在《美国国家科学院院刊》(ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences)上的这一材料是第一个具有这种元素组合的准晶体。不对称准晶体包含的原子组成块——与普通晶体不同——不会以规则的、砖状的模式重复。普通晶体结构在向特定方向平移后看起来是相同的，而准晶体的对称性曾经被认为是不可能的：例如，一些准晶体具有五边形的对称性，因此如果旋转五分之一完全扭曲，看起来是相同的。材料科学家丹尼尔·谢赫特曼(DanielShechtman)现在位于海法的以色列理工学院(TechnionIsraelInstituteofTechnology)工作。年，他首次在一种合成合金中发现了这种不可能的对称性。当它在各种可能的方向上旋转时，它具有五边形对称，如果它的积木是二十面体，也就是说，它有一个规则的20个面。许多研究人员最初质疑谢克特曼的发现，因为仅使用二十面体在数学上是不可能填充空间的。谢克特曼最终因这一发现获得了年的诺贝尔化学奖。与此同时，现任职于新泽西州普林斯顿大学(PrincetonUniversity)的理论物理学家保罗·斯坦哈特(PaulSteinhardt)和他的合作者已经开始建立非重复3D结构存在的理论。这些晶体与二十面体具有相同的对称性，但它们是由几种不同类型的积木组装而成的，而这些积木从不以相同的模式重复——这就解释了为什么对称晶体的数学计算漏掉了它们。目前在英国牛津大学的数学物理学家罗杰·彭罗斯和其他研究人员此前在二维空间中发现了类似的图案，这种图案被称为彭罗斯瓷砖。斯坦哈特回忆起年，他第一次看到谢赫特曼发现的实验数据，并将其与他的理论预测进行了比较。“我从办公桌前站起来，走过去看看我们的模式，你看不出有什么区别，”他说。“所以这是一个令人惊叹的时刻。”在随后的几年里，材料科学家合成了几种准晶体，扩大了可能的禁止对称的范围。斯坦哈特和他的同事后来在东西伯利亚堪察加半岛发现的陨石碎片中发现了第一个自然形成的“二十面石”。斯坦哈特说，这种准晶体可能是在太阳系早期的两颗小行星碰撞中形成的。一些实验室制造的准晶体也是通过将材料高速粉碎而产生的，所以斯坦哈特和他的团队想知道核爆炸的冲击波是否也会形成准晶体。“切割”在年7月16日在新墨西哥州阿拉莫戈多爆炸靶场进行的史上第一次核弹爆炸的“三位”试验之后，研究人员发现了一片由沙漠沙子液化而成的绿色玻璃状物质。他们把这个称为三元化。钚炸弹是在一个30米高的塔顶引爆的，塔顶装有传感器和电缆。斯坦哈特说，因此，一些形成的三辉石含有红色的内含物。“这是一种天然材料与输电线路中的铜的融合。”准晶体通常由通常不会结合的元素构成，所以Steinhardt和他的同事们认为红色三辉石的样品是寻找准晶体的好地方。斯坦哈特说：“在10个月的时间里，我们切了又切，观察了各种各样的矿物。”“最后，我们发现了一颗小颗粒。”准晶体与谢赫特曼最初发现的准晶体具有相同的二十面体对称性。盐湖城犹他大学的理论化学家瓦莱里娅·莫利内罗说：“硅在其结构中的主导地位是非常明显的。”“然而，在实验室里合成了许多准晶体之后，”她说，“我发现真正有趣的是它们在自然界中是如此稀缺。”斯坦哈特说，这可能是因为准晶体的形成涉及“不同寻常的元素组合和不同寻常的排列”。像大多数已知的准晶体一样，三辉石结构似乎是一种合金——一种类似金属的材料，由电子海洋中的正离子组成。普林斯顿大学的地球科学家林肯·霍利斯特(LincolnHollister)说，这对硅来说是不寻常的，硅通常以氧化形式存在于岩石中：要想逆转氧化过程需要极端的条件，比如冲击波的高温和高压。斯坦哈特认为，准晶体可以用于一种核鉴定科学，因为它们可以揭示秘密核试验发生的地点。准晶体也可能在其他在恶劣条件下产生的物质中形成，比如闪电击中岩石、沙子或其他沉积物时产生的闪电石。“准水晶的传奇将继续！””霍利斯特说。
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