Un equipo de investigadores internacionales ha descubierto un nuevo tipo de anomalía estructural, o defecto, que puede aparecer en cuasicristales, un material único con algunas propiedades similares al cristal pero con una estructura más compleja.

Pat Thiel, químico senior del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU., lideró el equipo internacional, que incluye a científicos del Institut Jean Lamour en Nancy-Université en Francia.

En cristales un "defecto" se refiere a cualquier desviación de la simetría estructural perfecta. Si bien el término sugiere una cualidad indeseable, no todos los defectos son malos; muchos controlan o influyen en las propiedades clave del material, como la pureza química, fuerza mecánica, conductividad, color, corrosividad o propiedades superficiales. Rubíes por ejemplo, son de color rojo debido a un defecto que convierte un cristal indescriptible en una gema valiosa.

Ya se sabía que los cuasicristales tenían un tipo de defecto llamado cambio de fase, que puede formarse en la superficie. El nuevo tipo de defecto se descubrió después de que los investigadores observaran misteriosas áreas de tamaño nanométrico en superficies de cuasicristal. A diferencia del phason flip, sin embargo, el nuevo tipo de defecto se extiende más allá de la región de la superficie y en la mayor parte del cuasicristal.

"Los cuasicristales son materiales fascinantes; parecen mostrar siempre características inesperadas, comenzando por su propia existencia, "dijo Thiel, quien también es Profesor Distinguido de Química John D. Corbett de la Universidad Estatal de Iowa.

No fue hasta 1982, De hecho, cuando Dan Shechtman observó lo aparentemente imposible, una disposición de átomos bien definida pero no repetitiva bajo su microscopio electrónico, se descubrió que los cuasicristales existían. La comunidad científica tardó aún más en aceptar su existencia. Shechtman, un científico de materiales con Ames Lab, Universidad Estatal de Iowa e Instituto de Tecnología Technion-Israel, ganó el Premio Nobel de Química 2011 por su descubrimiento.

El reciente descubrimiento del nuevo tipo de defecto muestra que los cuasicristales todavía están dando sorpresas. Si bien el defecto del nanodominio no siempre está presente, solo ocurre bajo ciertas circunstancias para ayudar a equilibrar los problemas energéticos en competencia, su formación en esos momentos permite que las superficies ricas en metales de transición de mayor energía estén expuestas en lugar del aluminio de menor energía esperado. superficies ricas.

Dado que las nanoestructuras parecen prometedoras para su uso en una amplia gama de aplicaciones, desde la medicina hasta la electrónica, La comprensión de la relación entre los defectos superficiales y a granel en los materiales puede proporcionar una mayor comprensión de por qué las nanoestructuras son a menudo inusualmente fuertes.

"Ya se sabe que en los nanocables, su fuerza está relacionada con el hecho de que la superficie puede 'borrar' los defectos a granel, ", Dijo Thiel." Pero finalmente, en condiciones extremas, incluso un nanocable puede fallar, y la superficie también parece jugar un papel en ese evento. Por tanto, la relación entre los defectos superficiales y a granel es realmente muy importante ".