Una nueva investigación sobre los cuasicristales ha revelado que sus propiedades también están dictadas por su origen de dimensiones superiores.
Wikimedia Commons. Modelo atómico de la superficie del cuasicristal quíntuple icosaédrico-Al-Pd-Mn.
zap.aeiou.pt
23 de febrero de 2025
Los cuasicristales, que alguna vez se consideraron imposibles, han revelado un orden oculto que desafía nuestra comprensión de los materiales.
Su estructura sigue reglas de dimensiones superiores, lo que influye tanto en sus propiedades mecánicas como topológicas. Investigaciones recientes han descubierto extraños comportamientos relacionados con el tiempo en estos cristales, lo que sugiere que hay principios físicos más profundos en juego.
Un gran avance en cristalografía ha transformado nuestra comprensión de estos materiales, revelando que los cuasicristales, que antes se creían imposibles, siguen reglas estructurales de dimensiones superiores .
Investigaciones recientes sugieren que estos materiales únicos no solo tienen propiedades mecánicas distintivas, sino que también exhiben comportamientos inesperados relacionados con el clima, lo que sugiere principios físicos más profundos en juego, explica SciTech Daily .
En 1982, el profesor Dan Shechtman del Technion – Instituto Tecnológico de Israel identificó el primer cristal cuasiperiódico , un descubrimiento que más tarde le valió el Premio Nobel de Química en 2011.
A diferencia de los cristales convencionales, que siguen patrones periódicos estrictos, los cuasicristales exhiben orden sin repetición , formando estructuras simétricas que desafían la comprensión científica previa. Los hallazgos de Shechtman, inicialmente recibidos con escepticismo, fueron apoyados por los físicos Dov Levine y Paul Steinhardt, quienes demostraron que los cuasicristales se adhieren a estructuras periódicas, pero en un espacio de dimensiones superiores a nuestro mundo tridimensional.
El concepto de dimensiones superiores se extiende más allá de la longitud, el ancho y la altura para incluir direcciones perpendiculares adicionales, desafiando nuestra capacidad de visualizarlas. La estructura matemática subyacente a los cuasicristales sugiere que sus estructuras aparentemente irregulares son proyecciones de patrones periódicos en el espacio de cuatro dimensiones o más. Este conocimiento permitió a los investigadores predecir y manipular mejor las propiedades mecánicas y termodinámicas de estos materiales.
Un estudio reciente publicado en la revista Science ha demostrado que las propiedades topológicas de los cuasicristales (características que permanecen inalteradas bajo la deformación) también están dictadas por sus orígenes de dimensiones superiores .
Al analizar los patrones de interferencia de las ondas electromagnéticas superficiales, los investigadores descubrieron que no era posible distinguir diferentes disposiciones de cuasicristales basándose únicamente en su topología bidimensional. En cambio, sus propiedades solo podían entenderse plenamente cuando se hacía referencia a una estructura cristalina subyacente de dimensiones superiores , lo que confirmaba las teorías anteriores de Levine y Steinhardt, así como el trabajo del Premio Nobel Sir Roger Penrose.
Un descubrimiento inesperado involucró comportamientos relacionados con el tiempo en los cuasicristales. Los investigadores observaron que diferentes patrones topológicos de ondas superficiales parecían idénticos después de un intervalo increíblemente corto, medido en attosegundos (una milmillonésima de una milmillonésima de segundo). Este fenómeno sugiere una interacción compleja entre las propiedades termodinámicas y topológicas de los cuasicristales, lo que refuerza las predicciones teóricas previas.
Utilizando técnicas avanzadas como la microscopía óptica de barrido de campo cercano y la microscopía electrónica de fotoemisión de dos fotones, el equipo abrió la puerta a nuevos métodos para estudiar los comportamientos termodinámicos de los cuasicristales.
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