Imagen: Richard Hennigan / YouTube

El descubrimiento de los cuasicristales le vali√≥ el premio Nobel al cient√≠fico israel√≠ Daniel Shechtman. Pero estas estructuras eran consideradas imposibles por la cristalograf√≠a, as√≠ que tardaron 30 a√Īos en reconocerle el hallazgo. Los cuasicristales existen, y ahora sabemos c√≥mo se forman en la naturaleza.

Seg√ļn un estudio publicado este lunes por la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, si sometemos determinados elementos raros al impacto de un choque extremadamente potente podemos producirlos. Los investigadores de Caltech creen que los cuasicristales naturales se formaron en cuerpos rocosos del cintur√≥n de asteroides y despu√©s cayeron en la Tierra como meteoritos.

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¬ŅPor qu√© son tan especiales? Su misma definici√≥n es fascinante. Como si se tratara de un mosaico de la Alhambra, las estructuras at√≥micas del cuasicristal forman un patr√≥n regular que nunca se repite a s√≠ mismo. Mientras que los cristales pueden poseer ejes de simetr√≠a de orden 2, 3, 4, y 6, los cuasicristales muestran simetr√≠as diferentes, por ejemplo de orden 5. Este concepto viola uno de los principios cl√°sicos de la cristalograf√≠a y crea una nueva clase en medio de las dos grandes categor√≠as de la materia s√≥lida: el cristal, con sus √°tomos dispuestos en orden, y la materia amorfa, totalmente desordenada.

Daniel Shechtman tuvo que soportar las burlas de sus compa√Īeros, pero acab√≥ vindicando sus ideas. As√≠ relata el solitario descubrimiento de los cuasicristales, un momento que cambiar√≠a su carrera:

Estaba analizando una aleaci√≥n de aluminio y manganeso a trav√©s de un microscopio electr√≥nico cuando sucedi√≥ algo muy extra√Īo e imprevisto. El patr√≥n de difracci√≥n mostraba 10 puntos brillantes, igualmente espaciados del centro y entre s√≠. Los cont√© y repet√≠ la cuenta otra vez, dici√©ndome: ¬°este bicho no existe! Entonces sal√≠ al pasillo para compartirlo, pero ah√≠ no hab√≠a nadie.

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Seg√ļn las reglas de la cristalograf√≠a formuladas en 1820, los cristales dibujan patrones peri√≥dicos que se repiten una y otra vez como en un panal de abejas. En los cuasicristales, en cambio, hay peque√Īas variaciones entre las mol√©culas vecinas, y ‚ÄĒal mismo tiempo‚ÄĒ siguen unas reglas matem√°ticas similares al n√ļmero √°ureo. La relaci√≥n entre las distancias de los √°tomos de los cuasicristales est√° relacionada con ese ‚Äún√ļmero √°ureo‚ÄĚ. Los √°tomos se disponen en el espacio seg√ļn una distribuci√≥n cuasiperi√≥dica, de ah√≠ el nombre.

La controversia desapareció en 2007. Un físico de Princeton llamado Paul Steinhardt encontró un cuasicristal de origen natural en un museo de rocas. Provenía de un antiguo meteorito que cayó en Rusia. ¡Los cuasicristales son formaciones extraterrestres! Tras estudiar la roca, Steinhardt descubrió que había recibido una paliza antes incluso de impactar en la Tierra y se preguntó si las altas presiones de un choque podrían tener que ver con la estructura.

Esa idea hizo posible la investigación de Paul Asimow y sus colegas de Caltech. Para el experimento, los investigadores partieron de una aleación de cobre y aluminio, un material similar a la icosahedrita hallada en el meteorito. Colocaron la muestra dentro de una cámara de tantalio y le dispararon un proyectil para generar una presión equivalente a 200.000 atmósferas.

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Voil√†! Cuando analizaron la muestra (ahora de cobre, aluminio y hierro) descubrieron el inconfundible patr√≥n de un cuasicristal. ‚ÄúEspecul√°bamos sobre si el choque ser√≠a el ingrediente m√°gico que necesit√°bamos, y funcion√≥ a la primera‚ÄĚ, explica Asimow. El descubrimiento sugiere que los cuasicristales no son tan raros si partimos de los ingredientes necesarios y un brutal impacto.

Aunque seguimos conociéndonos, los cuasicristales han cobrado una gran importancia por sus posibles aplicaciones en la industria y su valor científico: estudiarlos nos ayuda a comprender las leyes que controlan el crecimiento y la estructura de la materia sólida. [PNAS]


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