imported>Alex NB OT: удаление кода «und», см. обсуждение Википедия:Форум/Архив/Вниманию участников/2020/02 § Язык не определён

2025-11-04T19:44:28Z

удаление кода «und», см. обсуждение Википедия:Форум/Архив/Вниманию участников/2020/02 § Язык не определён

Новая страница

[[Файл:Quasicrystal1.jpg|thumb|Атомная модель Al-Pd-Mn квазикристалла]]
'''Квазикриста́лл''' (от {{lang-lat|quasi}} «наподобие», «нечто вроде») — твёрдое тело, характеризующееся симметрией, [[Кристаллографическая группа|запрещённой]] в классической [[Кристаллография|кристаллографии]], и наличием [[Дальний порядок|дальнего порядка]]. Обладает наряду с [[кристалл]]ами дискретной картиной [[дифракция Брегга|дифракции]].

Математической моделью квазикристаллов являются [[Апериодичная мозаика|апериодичные мозаики]].

== История ==
Квазикристаллы наблюдались впервые [[Шехтман, Дан|Даном Шехтманом]] в экспериментах по [[дифракция|дифракции]] [[электрон]]ов на быстроохлаждённом [[сплав]]е Al<sub>6</sub>Mn,<ref>{{Cite web |url=https://www.nytimes.com/2011/10/06/science/06nobel.html?hp |title=Israeli Scientist Wins Nobel Prize for Chemistry |access-date=2017-09-30 |archive-date=2017-07-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170701122541/http://www.nytimes.com/2011/10/06/science/06nobel.html?hp |url-status=live }}</ref> проведённых 8 апреля 1982 года, за что ему в 2011 году была присвоена [[Нобелевская премия по химии]]. Первый открытый им квазикристаллический сплав получил название «[[шехтманит]]» ({{lang-en|Shechtmanite}})<ref>{{Cite web |url=https://www.nytimes.com/1989/09/05/science/impossible-form-of-matter-takes-spotlight-in-study-of-solids.html?pagewanted=all&src=pm |title=Impossible' Form of Matter Takes Spotlight In Study of Solids |access-date=2017-09-30 |archive-date=2017-12-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20171201135113/http://www.nytimes.com/1989/09/05/science/impossible-form-of-matter-takes-spotlight-in-study-of-solids.html?pagewanted=all&src=pm |url-status=live }}</ref>. Статья Шехтмана не была принята к печати дважды и в сокращённом виде была в конце концов опубликована в соавторстве с привлечёнными им известными специалистами И. Блехом, Д. Гратиасом и Дж. Каном.<ref>Metallic Phase with Long-Range Orientational Order and No Translational Symmetry. «[[Physical Review Letters]]», Vol. 53, 1984, p. 1951—1954</ref> Полученная картина дифракции содержала типичные для [[Кристаллы|кристаллов]] резкие ([[Дифракция Брэгга|Брэгговские]]) пики, но при этом в целом имела точечную [[симметрия|симметрию]] [[Правильный икосаэдр|икосаэдра]], то есть, в частности, обладала [[Осевая симметрия|осью симметрии]] пятого порядка, невозможной в трёхмерной периодической решётке. Эксперимент с дифракцией изначально допускал объяснение необычного явления дифракцией на множественных кристаллических двойниках, сросшихся в зёрна с икосаэдрической симметрией. Однако вскоре более тонкие эксперименты доказали, что симметрия квазикристаллов присутствует на всех масштабах, вплоть до [[атом]]ного, и необычные вещества действительно являются новой структурой организации материи.

Позднее выяснилось, что с квазикристаллами физики сталкивались задолго до их официального открытия, в частности, при изучении [[Рентгеноструктурный анализ|дебаеграмм]], полученных по [[Порошковая рентгеновская дифракция|методу Дебая-Шерера]] от зёрен [[Интерметаллиды|интерметаллидов]] в [[алюминий|алюминиевых]] сплавах в 1940-х годах. Однако в то время икосаэдрические квазикристаллы были ошибочно идентифицированы как кубические кристаллы с большой [[Постоянная решётки|постоянной решётки]]. Предсказания о существовании икосаэдрической структуры в квазикристаллах были сделаны в 1981 году [[Кляйнерт, Хаген|Кляйнертом]] и Маки<ref>{{статья
|заглавие=Lattice Textures in Cholesteric Liquid Crystals
|издание=Fortschritte der Physik
|том=29
|страницы=219—259.
|ссылка=http://www.physik.fu-berlin.de/~kleinert/75/75.pdf
|язык=
|автор=Kleinert H., Maki K.
|год=1981
|archive-date=2020-04-26
|archive-url=https://web.archive.org/web/20200426005943/http://users.physik.fu-berlin.de/~kleinert/75/75.pdf
}}</ref>.

В настоящее время известны сотни видов квазикристаллов, имеющих точечную симметрию икосаэдра, а также десяти-, восьми- и двенадцатиугольника.

== Структура ==

=== Детерминистические и энтропийно-стабилизированные квазикристаллы ===
Существует две гипотезы о том, почему квазикристаллы являются (мета-)стабильными фазами. Согласно одной гипотезе, стабильность вызвана тем, что внутренняя энергия квазикристаллов минимальна по сравнению с другими фазами, как следствие, квазикристаллы должны быть стабильны и при температуре абсолютного нуля. При этом подходе имеет смысл говорить об определённых положениях атомов в идеальной квазикристаллической структуре, то есть мы имеем дело с детерминистическим квазикристаллом. Другая гипотеза предполагает определяющим вклад [[Термодинамическая энтропия|энтропии]] в стабильность. Энтропийно стабилизированные квазикристаллы при низких температурах принципиально нестабильны. Сейчас нет оснований считать, что реальные квазикристаллы стабилизируются исключительно за счёт энтропии.

=== Многомерное описание ===
Детерминистическое описание структуры квазикристаллов требует указать положение каждого атома, при этом соответствующая модель структуры должна воспроизводить экспериментально наблюдаемую картину дифракции. Общепринятый способ описания таких структур использует тот факт, что точечная симметрия, запрещённая для [[Кристаллическая решётка|кристаллической решетки]] в [[Трёхмерное пространство|трёхмерном пространстве]], может быть разрешена в пространстве большей размерности D. Согласно таким моделям структуры, атомы в квазикристалле находятся в местах пересечения некоторого (симметричного) трёхмерного подпространства R<sup>D</sup> (называемого физическим подпространством) с периодически расположенными многообразиями с краем размерности D-3, трансверсальными физическому подпространству.

=== Правила сборки ===
Многомерное описание не даёт ответа на вопрос о том, как локальные [[межатомное взаимодействие|межатомные взаимодействия]] могут стабилизировать квазикристалл. Квазикристаллы обладают парадоксальной с точки зрения классической кристаллографии структурой, предсказанной из теоретических соображений ([[Мозаика Пенроуза|мозаики Пенроуза]]). Теория мозаик Пенроуза позволила отойти от привычных представлений о федоровских кристаллографических группах (основанных на периодических заполнениях пространства).

== Металлургия ==
Получение квазикристаллов затрудняется тем, что все они либо метастабильны, либо образуются из расплава, состав которого отличается от состава твёрдой фазы ([[Инконгруэнтное плавление|инконгруэнтность]]).

== Натуральные квазикристаллы ==
Породы с природными Fe-Cu-Al-квазикристаллами найдены на [[Корякское нагорье|Корякском нагорье]] в 1979 году. Однако только в 2009 году учёные из [[Принстонский университет|Принстона]] установили этот факт. В 2011 году они выпустили статью<ref>[http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1111115109 PNAS: Evidence for the extraterrestrial origin of a natural quasicrystal]</ref>, в которой рассказали, что данный квазикристалл (икозахедрит) имеет внеземное происхождение<ref>[http://www.vesti.ru/doc.html?id=688052&cid=2161 Вести. Ru: Уникальный русский минерал оказался внеземным] {{Wayback|url=http://www.vesti.ru/doc.html?id=688052&cid=2161 |date=20120118105125 }} (17 января 2012 г.)</ref>. Летом того же 2011 года в ходе экспедиции в Россию минералоги нашли новые образцы природных квазикристаллов.<ref>[http://hi-news.ru/research-development/v-upavshem-v-rossii-meteorite-obnaruzhen-unikalnyj-kvazikristall.html hi-news.ru: В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл] {{Wayback|url=http://hi-news.ru/research-development/v-upavshem-v-rossii-meteorite-obnaruzhen-unikalnyj-kvazikristall.html |date=20161212131452 }} (11 декабря 2016 г.)</ref>

== Свойства ==
{{Нет источников в разделе |дата=2024-08-16}}
* Первоначально экспериментаторам удалось попасть в очень узкую «температурную щель» и получить квазикристаллические материалы с необычными новыми свойствами. Однако позже обнаружены квазикристаллы в [[система|системе]] Al-Cu-Li и других системах, которые могут быть устойчивыми вплоть до [[плавление|температуры плавления]] и расти практически при [[термодинамическое равновесие|равновесных условиях]], как и обычные кристаллы.
* [[Электрическое сопротивление]] в квазикристаллах, в отличие от [[металл]]ов, при низких температурах аномально велико, а с ростом температуры уменьшается. В слоистых квазикристаллах, вдоль оси [[упаковка шаров|упаковки]] электросопротивление ведет себя как в нормальном металле, а в квазикристаллических слоях — описанным выше образом.
* Магнитные свойства. Большинство квазикристаллических [[сплав]]ов — [[диамагнетики]], однако сплавы с [[марганец|марганцем]] — [[парамагнетики]].
* [[Механические свойства]]. [[теория упругости|Упругие свойства]] квазикристаллов ближе к упругим свойствам аморфных веществ, чем кристаллических. Они характеризуются пониженными по сравнению с кристаллами значениями [[модуль Юнга|упругих модулей]]. Однако квазикристаллы менее [[Пластичность (физика)|пластичны]], чем сходные по составу кристаллы и, вероятно, они смогут играть роль [[Упрочнение сплавов|упрочнителей]] в металлических сплавах.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* A. P. Tsai «Topical review — Icosahedral clusters, icosaheral order and stability of quasicrystals — a view of metallurgy» Sci. Technol. Adv. Mater. 9 No 1 (2008) 013008 [https://dx.doi.org/10.1088/1468-6996/9/1/013008 скачать бесплатно]
* {{статья
| автор = Ю. Х. Векилов, М. А. Черников
| заглавие = Квазикристаллы
| ссылка = https://dx.doi.org/10.3367/UFNr.0180.201006a.0561
| язык = ru
| издание = [[УФН]]
| год = 2010
| том = 180
| страницы = 561—586
}}

== Ссылки ==
* [http://www.radiovesti.ru/articles/2012-11-17/fm/73426 Беседа о квазикристаллах с доктором технических наук, материаловедом Валентином Крапошиным] {{Wayback|url=http://www.radiovesti.ru/articles/2012-11-17/fm/73426 |date=20121120122132 }}
* [http://lenta.ru/news/2011/10/05/nobelchem/ Нобелевскую премию по химии присудили за открытие квазикристаллов] {{Wayback|url=http://lenta.ru/news/2011/10/05/nobelchem/ |date=20111006035930 }}
* [http://lenta.ru/articles/2011/10/05/chemistry/ Совсем несовершенный икосаэдр. Нобелевскую премию по химии дали за геометрическое открытие] {{Wayback|url=http://lenta.ru/articles/2011/10/05/chemistry/ |date=20111019034132 }}
{{внешние ссылки}}
[[Категория:Физика твёрдого тела]]
[[Категория:Кристаллография]]

Квазикристалл - История изменений

imported>Alex NB OT: удаление кода «und», см. обсуждение Википедия:Форум/Архив/Вниманию участников/2020/02 § Язык не определён