Nobel-díjat ért a kvázikristályok felfedezése

Daniel Shechtman (Sehtman) izraeli tudósnak ítélték oda az idei kémiai Nobel-díjat – jelentették be szerdán a Svéd Királyi Tudományos Akadémián Stockholmban.

hirdetés

A haifai Technion (Izraeli Technológiai Intézet) kutatója a bizottság indoklása szerint a kvázikristályok felfedezéséért érdemelte ki a díjat.

Az elismeréssel 10 millió svéd korona (327 millió forint) is jár.

Shechtmannak heves csatát kellett megvívnia a hivatalos tudománnyal szemben, mert a kvázikristályokban általa felfedezett alakzatot lehetetlennek tartották. A 2011-es kémiai Nobel-díjas alapjaiban változtatta meg a kémikusok szilárd anyagról vallott elképzelését.

A kvázikristály átmenetet jelent a kristályos szerkezetű anyagok és az amorf anyagok között. Bár a kristályokhoz hasonló elrendeződést mutat, nincs olyan elemi egysége, amelyekből ismétléssel teljesen lefedhető lenne egy sík.

1982. április 8-án reggel Shechtman olyan képet kapott elektronmikroszkópjával, amely eltért mindattól, amit korábban a kristályokról tudtunk. Kristályában az atomok olyan mintázatban rendeződtek el, melyet nem lehetett megismételni. Az azóta róla shechtmanitnak elnevezett anyagban ötös kristályszimmetriát talált a kutató. A kristályokban hármas, négyes, hatos vagy nyolcas szimmetria van, ezekkel a geometriai alakzatokkal tölthető ki maradéktalanul egy sík, ötszögekkel azonban nem, ezért Shechtman felfedezését nagy ellenállás fogadta.

A tudós ragaszkodott megállapításaihoz, aminek következményeként megkérték, hagyja el kutatócsoportját. Harca végül arra késztette a tudósokat, hogy gondolják át az anyag természetéről alkotott elképzeléseiket.

Az aperiodikus mozaikok – amilyen például a spanyolországi Alhambra középkori iszlám mozaikdíszítése – segítették a kutatókat abban, hogy megértsék, miként nézhetnek ki atomi szinten a kvázikristályok. Ezekben az iszlám mozaikdíszekben, akárcsak egy kvázikristályban a mintázat matematikai szabályokat követ, mégsem ismétli sohasem önmagát.

A Shechtman-féle kvázikristály leírásához a matematikából és művészetből ismert aranymetszés fogalmát használják a tudósok. Ez az arányszám már az ókori görög matematikusok figyelmét is felkeltette, mert gyakran bukkant fel a geometriában. A kvázikristályokban az atomok közti távolságok arányaira vonatkoztatható ez a szabály.

Shechtman felfedezését követően másféle kvázikristályokat is állítottak elő kutatók laboratóriumaikban, és a természetben előforduló kvázikristályokra is bukkantak egy orosz folyóból származó ásványmintában. Svéd szakemberek egy bizonyos típusú acélban találtak rá kvázikristályokra, ahol azok az anyagot páncélszerűvé erősítik.
Daniel Shechtman izraeli állampolgár, 1941-ben született Tel-Avivban, 1972-ben a haifai Technion Intézetben doktorált, ahol ma is professzor – olvasható a Nobel-díj hivatalos honlapján (www.nobelprize.org).