Kvasikide
Kvasikiteet ovat kiinteitä aineita, jotka ovat rakenteeltaan järjestyneitä, mutta jaksottomia.[1][2] Niissä atomit muodostavat hilan, joka täyttää tilan mutta jolla ei ole siirtosymmetriaa. Kvasikiteitä voidaan pitää kiteisen ja amorfisen aineen välimuotoina. Kiteitä ne muistuttavat siinä, että niissäkin saadaan röntgensäteillä aikaan Braggin diffraktio, mutta toisin kuin kiteissä, niissä ei ole samanlaisena toistuvaa yksikkökoppia.
Kvasikiteen kaksiulotteisena vastineena voidaan pitää Penrosen laattoja.
Kvasikiteisiä aineita muokkaa
Ensimmäinen aine, jonka todettiin muodostavan kvasikiteitä, oli tietyssä suhteessa alumiinia ja mangaania sisältänyt metalliseos.[2] Sen löysivät Daniel Shechtman, I. Blech, Denis Gratias ja J. Cahn Yhdysvaltojen kansallisen standardoimistoimiston (NBS) laboratoriossa vuonna 1984.[2] Kvasikiteitä muodostuu, kun jokaista mangaaniatomia kohti on 5 tai 6 alumiiniatomia. Myöhemmin on todettu, että myös esimerkiksi aineet Al5Li3Cu ja Al79Cr57Ru5 muodostavat kvasikiteitä.[2] Shechtman sai vuonna 2011 kvasikiteiden löytämisestä Nobelin kemianpalkinnon.[3]
Nykyisin kvasikiteisiä aineita on löydetty jo useita satoja. Monet niistä ovat alumiinin seoksia (esimerkiksi Al-Li-Cu, Al-Mn-Si, Al-Ni-Co, Al-Pd-Mn, Al-Cu-Fe, Al-Cu-V), mutta eräät muutkin metalliseokset kuten Cd-Yb, Ti-Zr-Ni, Zn-Mg-Ho, Zn-Ms-Sc, In-Ag-Yb ja Pd-U-Si voivat muidostaa kvasikiteitä.[4] Eräät polymeeritkin voivat muodostaa kvasikiteitä.
Geometrisesti kvasikiteet voidaan jakaa kahteen perustyyppiin.[5] Ensimmäisen tyypin muodostavat polygonaaliset (diedriset) kvasikiteet, jotka ovat tietyn akselin suhteen 8-, 10- tai 12-kertaisesti lokaalisesti symmetrisiä. Sen mukaisesti ne jaetaan oktagonaalisiin, dekagonaalisiin ja dodekagonaalisiin kvasikiteisiin. Ne ovat tämän akselin suunnassa jaksollisia, mutta sitä vastaan kohtisuorissa suunnissa jaksottomia. Toisen tyypin muodostavat ikosaedraaliset kvasikiteet, jotka eivät ole jaksollisia missään suunnassa.
Lähteet muokkaa
- ↑ Malcolm E. Lines: Jättiläisen hartioilla, Matematiikan heijastuksia luonnontieteeseen. Suomentanut Suom. Veli-Pekka Ketola. Art House, 2000. ISBN 951-884-285-x.
- ↑ a b c d Philip Ball: Kemian eturintamassa: matka molekyylien maailmaan, s. 156-176, luku "Mahdoton järjestys; kun atomit kohtaavat geometrian". Suomentanut Kimmo Pentikäinen. Terra Cognita, 1997. ISBN 952-5202-07-0.
- ↑ Kemian Nobel kvasikiteen löytäjälle Helsingin Sanomat. 5.10.2011. Viitattu 5.10.2011. [vanhentunut linkki]
- ↑ Enrique MacIá: The role of aperiodic order in science and technology. Report on Progress in Physics, 2006, 69. vsk, nro 2, s. 397. doi:10.1088/0034-4885/69/2/R03.
- ↑ Akiji Yamamoto: Software package for structure analysis of quasicrystals. Science and Technology of Advanced Materials, 2008, 9. vsk, s. 013001. doi:10.1088/1468-6996/9/3/013001.