Odkryto koloidalne quasi-kryształy

Koloidalne quasi-kryształy są dziwne. Dziwniejsze niż zwykłe quasi-kryształy. Naukowcom to nie przeszkadza – a wręcz przeciwnie, bo liczą na to, że dzięki tym cząstkom rozwój fotoniki może ruszyć jak z kopyta.

Istnienie quasi-kryształów udowodniono po raz pierwszy w 1984 r. Przez pewien czas były one traktowane jako ciekawostka laboratoryjna. Potem okazało się, że można byłoby je wykorzystać w fotonice, gdyby nie to, że są za małe. I to zdecydowanie za małe – ponieważ ich wielkości szacowane są na od 0,1 do 1 nanometra.

Nowo odkryte koloidalne quasi-kryształy są zdecydowanie większe - mają wielkość ok. 100 nanometrów. Ale i one są za małe, bo fotonika wymaga struktur jeszcze większych. Koloidalne quasi-kryształy mają jednak bardzo użyteczną właściwość: mogą się powiększać. Szczęście naukowców było pełne, kiedy przekonali się, że powiększanie wielkości nowo odkrytych struktur nie wymaga jakichś specjalnie skomplikowanych zabiegów.

Koloidalne quasi-kryształy to hydrożele o nieskomplikowanej budowie i mogą „rosnąć” przez dołączanie niewielkich „cegiełek”. A raczej „koralików”, bo żeby koloidalny quasi-kryształ zwiększył swoją wielkość, musi dołączyć się do niego kawałek polimeru w kształcie kulki. Dołączane kuliste twory to micele o średnicy od 5 do 100 nanometrów; do ich wytworzenia nie potrzeba żadnych ekstra warunków laboratoryjnych.

Tak więc koloidalne quasi-kryształy teoretycznie można niewielkim kosztem zwiększać i zwiększać... Na razie TYLKO teoretycznie - ponieważ naukowcy z Bayreuth, Hamburga i Grenoble intensywnie pracują nad powiększeniem rozmiarów koloidalnych quasi-kryształów. I mają nadzieję, że przedsięwzięcie im się uda, a fotonicy zyskają nowy rodzaj tanich i łatwo dostępnych materiałów do kolejnych badań i eksperymentów.

Jednak to nie możliwość zwiększania koloidalnych quasi-kryształów tak naprawdę wzbudza zainteresowanie uczonych, a liczba osi symetrii. O ile w zwyczajnych kryształach obserwuje się maksymalnie 6-krotną oś symetrii, o tyle w quasi-kryształach osie symetrii mogą być nawet 12- lub 18-krotne.

Dzieje się tak, ponieważ quasi-kryształy mają bardzo nietypowe jak na kryształy ustawienie atomów w cząsteczkach. W zwyczajnych kryształach atomy tworzą regularne, powtarzające się, geometryczne struktury, w których można wyróżnić osie symetrii. W zależności od budowy kryształu może on mieć 1-, 2-, 3-, 4- lub 6-krotną oś symetrii. W świecie zwykłych kryształów największe znane osie symetrii są 6-krotne.

Większe krotności można za to znaleźć w quasi-kryształach. Dzięki temu, że w ich budowie występują tzw. powtarzalne aperiodyczne struktury, możliwe jest pojawienie się 8-, 10-, 12-, a nawet 18-krotnych osi symetrii. Fotoników interesują te wysokie wartości, ponieważ dzięki temu mogą tworzyć nowe technologie optyczne dla przesyłania i zapisywania informacji.

PS Zdjęcie nie przedstawia nowo odkrytych koloidalnych quasi-kryształów.

Źródło: Nanowerk