준결정의 원리

'준결정' 또는 '유사결정'으로도 알려진 큐결정은 결정과 비정질 사이의 고체 구조이다. 준결정의 원자 배열에서 그 구조는 결정과 유사하게 긴 범위로 정렬되어 있지만 준결정은 결정과 다른 병진 대칭을 갖지 않습니다. 일반적인 결정은 2개, 3개, 4개 또는 6개의 회전 대칭성을 갖지만 준결정의 브래그 회절 패턴은 5차 대칭 또는 그 이상인 6개 이상의 대칭과 같은 다른 대칭성을 갖습니다. 물질의 구성은 원자의 배열에 따라 결정됩니다. 원자가 주기적으로 배열된 고체 물질을 결정이라고 하고, 원자가 불규칙하게 배열된 것을 비정질 결정, 그 사이에 있는 것을 준결정이라고 합니다. 준결정의 발견은 1980년대 결정학 연구의 획기적인 발전이었습니다.

1982년 4월 8일 셰흐트만은 처음으로 전자현미경으로 '비정상적인' 현상을 관찰했습니다. 알루미늄-망간 합금의 원자는 비반복적이고 비주기적이지만 대칭적인 순서를 채택하고 있습니다. 방식으로 정리했습니다. 당시에는 일반적으로 결정의 원자가 주기적으로 반복되는 대칭 패턴으로 배열되어 있다고 생각했는데, 이러한 반복 구조가 결정을 형성하는 데는 셰흐트만이 발견한 원자 배열이 자연적으로 존재하는 것은 불가능합니다. . 이후 과학자들은 실험실에서 점점 더 다양한 준결정을 만들어냈고, 2009년에는 순수한 천연 준결정이 처음으로 발견됐다.

이 준결정은 각 숫자가 앞선 두 숫자의 합인 피보나치 수열과도 관련이 있습니다. 1753년 글래스고 대학의 수학자 로버트 심슨(Robert Simson)은 숫자가 증가함에 따라 두 숫자 사이의 비율이 황금비(pi와 유사한 무한 비반복 소수, 대략 1.62). 나중에 과학자들은 준결정의 원자 사이의 거리도 황금비와 완전히 일치한다는 것을 증명했습니다. 1982년에 셰흐트만은 "회절 격자" 실험을 수행했을 때 알루미늄-망간 합금을 통해 전자가 회절되도록 했습니다. 그는 수많은 동심원이 각각 10개의 광점으로 둘러싸여 있다는 것을 발견했는데, 이는 정확히 10겹 대칭이었습니다. 셰흐트만은 당시 "이것은 불가능하다"고 생각하고 자신의 노트에 "10번?"이라고 썼다. 그러나 1987년 프랑스와 일본 과학자들은 2009년 실험실에서 준결정 구조를 만드는 데 성공했고 과학자들은 "방향족 흔적"을 발견했다. 러시아 동부의 하텔카(Hatelka) 호수에서 얻은 광물 샘플의 천연 준결정. 정십면체에서 채취한 이 새로운 광물은 알루미늄, 구리 및 철로 구성되어 있습니다. 눈 수술에 사용되는 면도날과 수술용 바늘.