شبیه‌سازی پیچیده‌ترین سازه بلوری جهان

[Berserk]

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.



  محققان امریکایی پیچیده‌ترین سازه بلوری جهان موسوم به «شبه‌بلور ایکوزاهدرال (icosahedral)» را شبیه‌سازی کردند.

به گزارش سرویس علمی ایسنا، این سازه که توسط محققان دانشگاه میشیگان شبیه‌سازی شده، برای چشم انسان منظم به نظر می‌رسد اما دارای هیچ الگوی تکراری نیست. با این حال، هنگام چرخیدن، شبه‌بلور جدید مانند توپ فوتبال با پنج‌ یا شش‌ تکه شش‌ضلعی، متقارن است.

این ویژگی که «تقارن ایکوزاهدرال» نام دارد، در مقیاس‌های کوچک و حول نقطه‌ای منفرد یافت می‌شود. چنین مشخصه‌ای در مولکو‌ل‌های به اندازه 60 اتم کربن یافت می‌شود اما در بلورهای معمولی مشاهده نشده بود.

مهندسان در حال حاضر به دنبال دستیابی به شیوه‌های کارآمد برای ساخت شبه‌بلورهای ایکوزاهدرال هستند که معمولا در آلیاژهای فلزی و مواد دیگر یافت می‌شوند.

سازه‌های بلوری از این دست به دلیل تقارن بالایشان هنگام چرخیدن، دارای ویژگی به نام "گسست اتصال فوتونیکی" هستند. این گسست زمانی رخ می‌دهد که فضای بین ذرات شبیه فضای بین ذرات نور باشد و ذرات آرایش‌شده به این طریق می‌توانند نور وارده از تمامی جهات را به دام بیندازند و آن‌ها را مسیردهی کنند.

چنانچه بتوان شبه‌بلورهای ایکوزاهدرال را از ذرات به اندازه نانومتر و میکرومتر تولید کرد، می‌توان از‌ آن‌ها در کارکردهای مختلف مانند ارتباطات، فناوری‌های نمایشگر و حتی استتار استفاده کرد.

تاکنون هیچ گروه تحقیقاتی به تقارن ایکوزاهدرال برای خودمونتاژ ترمودینامکی در یک مدل رایانه‌ای دست نیافته بود و دانشمندان دهه‌ها بود به دنبال دستیابی به این نتایج بودند.

این شبیه‌سازی برای نخستین بار به محققان امکان مشاهده چگونگی شکل‌گیری چنین تقارنی را داد. شبیه‌سازی این شبه‌بلور با استفاده از فقط یک نوع ذره منحصر‌به‌فرد انجام شد، این در حالی است که معمولا دو یا حتی سه عنصر اتمی برای دست‌یافتن به چنین سازه‌ای لازم‌ هستند.

جزئیات این دستاورد علمی در نشریه Nature Materials قابل‌مشاهده است.