I quasicristalli

Apprendo da pochissimo che il Premio Nobel per la Chimica 2011 è stato assegato al Prof. Daniel Shechtman per la scoperta dei quasicristalli. 

Cerco di spiegare in modo semplice di cosa si tratta.

I CRISTALLI

Il sale da cucina, meglio noto come cloruro di sodio,  è un composto solido formato per l'appunto da atomi di Cloro [Cl] e atomi di Sodio [Na] in rapporto 1:1; ovvero per ogni atomo di sodio è presente anche un atomo di cloro. Fin qui tutto chiaro? Bene passiamo oltre...

Tali atomi si legano assieme attraverso particolari tipi di legami chimici, e legandosi occupano una forma ben definita, per la precisione un cubo ai cui vertici e punti medi (tale dato è considerarsi al netto delle fluttuazioni termiche, o una generalizzazione media dei punti di disposizione) dei lati si "sistemano" gli atomi in questione.

Struttura del sale NaCl

Questa forma così ben organizzata, prende il nome di cristallo, ovvero arrangiamento periodico di atomi o gruppi di atomi, e quindi se  io conosco la posizione di un atomo di Na e di uno di Cl posso calcolarmi con precisione dove sono tutti gli atomi del cristallo.Non solo, se io prendo questo solido e lo ruoto in qualsiasi angolazione su ogni asse ( 90°; 180°, 270°; ...) ottengo sempre lo stesso solido e questo grazie al fatto che tali cristalli sono dotati di simmetria assiale.

I NON CRISTALLI

Questi composti, definiti "non cristalli" o semplicemente composti amorfi, come ci suggerisce il nome stesso non sono dotati di una struttura "fissa" od ordinata, essi infatti rusltano essere per loro natura composti disordinati e disposti secondo il caso in uno spazio; tendono tra le altre cose ad occupare tutto lo spazio a loro dispozione. Un esempio? Il vetro!

Essi, non essendo "ben organizzati" non godono di simmetria assiale, o perlomeno non in tutti i punti del composto, in linea generale se li ruoto di X° lungo un'asse ottengo sempre "facce" diverse.

TUTTO CHIARO? PERFETTO!

Non più tardi di una trentina di anni fa, un signore dell'università di Israele, si imbatte per caso nell'osservazione cristallografica, di alcune "leghe" che avevano un comportamento un po' particolare... erano composte da solidi, tutti abbastanza ordinati, ma non ordinati come i cristalli, eppure queste strutture ovunque venivano ruotate riportavano simmetria assiale. 

Me lo immagino... 

Si fregò gli occhi con le mani e dovette pensare -sono stanco, meglio lasciar perdere e tornare a casa...-

Il giorno dopo però, ritorna e si rimette allo studio e all'osservazione e quel "coso" a struttura strana è ancora lì... 

Si tratta di una struttura strana...

Non si tratta di certo di tassellazione periodica, è una struttura molto particolare... Si tratta appunto di un QUASICRISTALLO...

I QUASICRISTALLI:

I quasicristalli, sono strutture non periodiche, ma egualmente dotate di simmetria assiale, sono persino dotati di simmetria quinaria ovvero detengono cinque assi di simmetria, essi vengono descritti da una particolare tassellazione; la tassellazione di Penrose, ovvero la loro struttura è composta da da due celle elementari costituite da rombi aventi lato unitario e angolo acuto, rispettivamente di 36º e 72º. Sebbene esistano anche  tassellazioni di questo tipo periodiche, si può dimostrare che è possibile ricoprire il piano con questi due tipi di rombi in modo non periodico.

 I quasicristalli,  hanno mostrato l'esistenza di un 'nuovo stato della materia'; uno stato nel quale - paradossalmente - mentre si osservano proprieta' fisiche tipicamente 'cristalline' come, ad esempio, presenza di forma esterna a morfologia poliedrica, diffrazione X, elettronica e neutronica ecc., contemporaneamente tali proprieta' fisiche si manifestano secondo simmetrie spaziali 'estese' che sono incompatibili con lo stato cristallino classico. Vi sono quasicristalli dove si osservano simmetrie spaziali estese di tipo icosaedrico, ottagonale, dodecagonale ritenuti impossibili, sia teoricamente che praticamente, come simmetrie non-locali della struttura dei solidi. I quasicristalli costituiscono l'evidenza che la materia, consolidando, ha molte possibilita' di autorganizzare i suoi atomi secondo sitemazioni spaziali che conferiscono ai materiali stessi comportamenti che possono deviare sostanzialmete da quelli presenti nelle sostanze cristalline 'normali'. 

LE IMPLICAZIONI:

Di sicuro strutture come i quasicristalli hanno grande implicazioni tecnologiche, la più importante e nota è che vengono utilizzati per la produzione del Teflon...


IL 5 GIUGNO E' STATO SCOPERTO IL PRIMO QUASIACRISTALLO NATURALE, MA QUESTO E' UN ALTRO DISCORSO.

Spero di essere stato chiaro e ordinato nella spiegazione...in altre parole CRISTALLINO!