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新しいタイプの奇妙な準結晶

17.01.2019

ブラウン大学の物理学者と化学者は、厳密に定義された形状の量子ドットで構成される自己組織化準結晶格子を初めて作成しました。同様の準結晶格子はすでに数学的に記述されており、複雑なコンピューターシミュレーションの過程で複数回計算されていますが、彼らが言うように、その作成をライブで実証できた人は誰もいません。

結晶は均質な成分からなり、XNUMX つまたは複数の空間座標で対称性を持っている構造であることを読者に思い出させてください。言い換えれば、結晶の任意のセクションを取り、それを対称軸に沿って特定の距離にシフトすると、シフトされたセクションの構造は「シフトされていない」セクションの構造と完全に一致します。準結晶にはそのような対称性はなく、それらの構成要素は規則正しく空間に配置されていますが、準結晶の構造は繰り返されません。

準結晶の数学的記述は非常に簡単に作成できますが、これまで考えられていたように、実際に非周期的な結晶構造を作成することは不可能です。しばらく前に、科学者は、合成と熱処理の複雑なプロセスを経たアルミニウム合金に準結晶が存在する兆候をすでに観察しており、この事実がその存在の可能性を初めて確認しました。現在、準結晶が存在するという事実はすでに証明されていると考えられており、それらは新しい潜在的に有用なタイプの物質と考えられています.

それでは、ブラウン大学で作成された資料に戻りましょう。興味深いことに、科学者は当初、準結晶について考えさえしていませんでした。彼らの仕事は、ナノサイズのコンポーネントからマクロ構造を構築する新しい方法を見つけることでした。コンポーネントの種類の XNUMX つは、サイズが約 XNUMX ナノメートルの四面体粒子であるピラミッド型量子ドットでした。予備計算では、このような形状により、特定の体積の空間に従来の球形の粒子よりも多くの粒子を「詰め込む」ことができることが示されています。

四面体粒子にはもう XNUMX つの特徴があり、現在の空間方向に応じて、隣接する粒子とさまざまな方法で動作し、相互作用しました。その結果、しばらくすると、すべての粒子が自発的に整列し、準透明超格子として知られる複雑な構造が作成されます。

この構造の電子顕微鏡研究は、粒子が従来の結晶には決して見られなかったような対称性によって結合された十角形のパターンを形成することを示しました。唯一の例外は、マテリアルの境界です。ここでは、スペースを最適に埋めるために、粒子はコーナーの少ないパターンに結合されます。

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強力なバッテリーを作成する新しい方法 08.05.2024

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