Premio Nobel de Química polo descubrimento de cuasicristales

2011/10/05 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia

• Kimika
• Sariak

Os cuasicristales, do mesmo xeito que os cristais, son materiais cos átomos ordenados, pero esta orde non ten un patrón repetitivo, como adoitan ter os cristais. Actualmente son coñecidos e sintetízanse en laboratorios de todo o mundo. Na década de 1980, con todo, Dan Shechtman tivo que loitar por esta organización atómica que acababa de descubrir, xa que os cristalógrafos e físicos consideraban imposibles. Finalmente foi aceptado e o descubrimento de Shechtman supuxo un cambio na propia definición dos cristais. De aí o premio Nobel de Química deste ano.

O propio Shechtman sorprendeuse ao ver un modelo de refracción que se consideraba imposible no microscopio electrónico. Estudaba un cristal de aluminio e manganeso. En concreto, trataba de saber a que modelo desviábanse os electróns ao atravesar este material. De feito, esta desviación ou difracción de electróns mostra a disposición ou distribución dos átomos no material.

Shechtman viu un modelo de refracción de dez puntos claros en círculo. No Cadro Internacional de Cristalografía, na guía de referencia máis importante da cristalografía, non aparecían cristais con esta estrutura. De feito, nas análises posteriores concluíu que o material tiña una simetría de cinco ordes, e era imposible que o material que contiña esa simetría fose cristal, xa que é imposible que esa simetría existise e que os átomos estivesen ordenados por un patrón repetitivo.

Cando tentou publicar un artigo no que se informaba do descubrimento realizado, recibiu inmediatamente una resposta negativa. Mesmo cando informou os científicos expertos en cristalografía do seu descubrimento, volvéronselle en contra. O xefe do seu equipo de investigación chegou a pedir que abandonase o grupo.

Shechtman acode entón ao famoso físico John Cahn paira pedir axuda. O propio Cahn revisou os datos de Shechtman e consultou ao cristalógrafo Denis Gratias paira comprobar si Shechtman metera a pata en algo. Con todo, viron que os experimentos estaban correctamente realizados. Finalmente, publicaron un artigo escrito entre tres na revista Physical Review Letters e aos poucos foron aceptando expertos. Así mesmo, outros cristalógrafos déronse conta de que viran anteriormente os cuasicristales nos seus experimentos. Con todo, ao ter modelos de simetría “imposible”, deduciuse que cometeron algún erro e descartáronse estes cristais.

Os científicos aclararon máis adiante como os materiais con esta simetría teñen estruturados os seus átomos. Paira iso utilizáronse o número de ouro (< constante) e a serie de Fibonacci (na serie de Fibonacci, cada número é a suma dos dous anteriores: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, etc.). De feito, certas distancias entre os átomos dos cuasicristales están asociadas a unha constante <. Por tanto, os átomos teñen una distribución regular nos cuasicristales, aínda que non se siga un patrón recorrente. Na serie de Fibonacci tamén a distribución dos números é regular pero non recorrente.

Así, una vez que os científicos aceptan a estrutura dos cuasicristales, en 1992 a Asociación Internacional de Cristalógrafos modificou a definición do cristal, dando por bo: “calquera sólido con diagrama de difracción discreto”.