logo
 
Witamy, Gość. Zaloguj się lub zarejestruj.

Zaloguj się podając nazwę użytkownika, hasło i długość sesji

Autor Wątek: Kwazikryształy  (Przeczytany 2429 razy)

0 użytkowników i 1 Gość przegląda ten wątek.

Offline bajka107

  • Użytkownik
  • **
  • Wiadomości: 43
  • Płeć: Kobieta
    • Zobacz profil
Kwazikryształy
« dnia: Październik 28, 2011, 23:58:14 »
Tegoroczny Nobel z chemii dla Daniela Shechtmana moim zdaniem przewyższa odkrycie noblistów z fizyki.
Naukowiec ten przez 30 lat z uporem maniaka przekonywał wszystkich do swego odkrycia wbrew autorytetom. A wyjaśnieniem tego odkrycia były mozaiki arabskie i złota proporcja  :-)

Daniel Shechtman urodził się w 1941 roku w Tel Awiwie. Pracuje w Izraelskim Instytucie Technologicznym (Technion - Israel Institute of Technology) w Hajfie. Jego kolekcja nagród obejmuje m.in.: Międzynarodową Nagrodę Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego w dziedzinie nowych materiałów (1988 r.), Nagrodę Izraela (1998 r.), Nagrodę Wolfa w dziedzinie fizyki (1999 r.) i izraelską nagrodę EMET w dziedzinie chemii (2002 r.).

Jak sam deklaruje, swoje aspiracje naukowe zawdzięcza lekturze „Tajemniczej Wyspy” Juliusza Verne’a.
„Moim marzeniem w dzieciństwie było studiowanie inżynierii mechanicznej. Po lekturze +Tajemniczej Wyspy+, którą jako chłopiec przeczytałem 25 razy, pomyślałem, że jest to najlepsza rzecz, jaką może robić człowiek. Inżynier z powieści zna się na mechanice i fizyce; tworzy podstawy funkcjonowania wyspy z niczego. Właśnie taki chciałem być” – przyznał w jednym z wywiadów noblista.




"Laureatem tegorocznej Nagrody Nobla z chemii został izraelski naukowiec Daniel Shechtman. Uhonorowano go za odkrycie kwazikryształów.
70-letni naukowiec pracuje w Izraelskim Instytucie Technologicznym (Technion - Israel Institute of Technology) w Hajfie. Shechtman otrzyma 10 mln koron szwedzkich, czyli ok. 1,5 mln dolarów.
Shechtman jako pierwszy zaobserwował kryształy, w których występują regularne koncentryczne kręgi, składające się z dziesięciu elementów. To zjawisko przeczyło przyjętym prawom krystalografii, głoszącym, że kryształy mogą powstawać z układów składających się maksymalnie z sześciu elementów. Np. w krysztale składającym się ze struktur czteroelementowych każdy atom jest otoczony zawsze czterema innymi atomami, nawet jeśli ogląda się całość pod różnymi kątami. Niemożliwe jest uzyskanie tak regularnej struktury, złożonej z układów zawierających siedem lub więcej elementów.
Noblista zaobserwował pod mikroskopem elektronowym nieznaną wcześniej strukturę skrystalizowanego metalu, będącego stopem aluminium i manganu. Stało się to w kwietniu 1982 r.
Niemal wszystkie ciała stałe, od lodu do złota, składają się z uporządkowanych kryształów. Niemniej obraz dyfrakcji z dziesięcioma jasnymi kropkami, ułożonymi w okręgi był czymś, czego Shechtman nigdy wcześniej nie widział, mimo swojego rozległego doświadczenia w wykorzystaniu mikroskopów elektronowych. Ponadto tego typu kryształów nie uwzględniały międzynarodowe tablice krystalograficzne (International Tables for Crystallography). W owym czasie środowisko naukowe uznawało po prostu, że wzór z dziesięcioma kropkami położonymi na okręgach nie może istnieć.
Odkrycie Shechtmana początkowo nie znalazło akceptacji w środowisku krystalografów. Niektórzy koledzy nawet go wyśmiewali. Inni zarzucali mu błąd metodyczny - twierdzili, że zaobserwowana przez niego struktura nie stanowi jednolitego ciała stałego, ale składa się z dwóch nałożonych na siebie kryształów
Później jednak naukowcy powtórzyli eksperymenty Shechtmana i okazało się, że podobne struktury rzeczywiście istnieją. Przez długi czas nie udawało się wyjaśnić, jak to możliwe.
Pomogła arabska sztuka...
Jedno z wyjaśnień regularności struktury wzięło się z badań matematyków nad arabskimi mozaikami. Wzory na dziełach sztuki, wykonanych techniką mozaiki, nie powtarzają się, chociaż są wykonane z zaledwie kilku kształtów. Arabscy artyści potrafili wykonywać takie mozaiki już w XIII wieku. Różnorodne wzory, wykonane z użyciem pięciu różnych rodzajów kafelków zdobią ściany pałacu Alhambra w Hiszpanii oraz portale i skarbce w świątyni Darb-i Imam w Iranie. Współcześni naukowcy próbowali znaleźć matematyczne reguły, które na to pozwalają.
Po wielu latach żmudnych obliczeń największy sukces odniósł w połowie lat 70. XX w. matematyk Roger Penrose. Udało mu się wykazać, że rozległą mozaikę, w której wzory nie będą się powtarzać, można wykonać, używając zaledwie dwóch kafelków - wąskiego i szerokiego rombu. To odkrycie wykorzystano w 1982 r. do wyjaśnienia, jak mogą w rzeczywistości wyglądać tajemnicze kryształy Shechtmana.
Alan Mackay wykonał w trakcie eksperymentu model, w którym na przecięciach elementów mozaiki Penrose'a umieścił otwory, mające oznaczać atomy. Po podświetleniu, model zaczął przypominać obraz dyfrakcji z dziesięcioma elementami, podobny do uzyskanego przez Shechtmana.
... i starożytna matematyka
Dodatkowych wyjaśnień dostarczyła tzw. złota proporcja. Ta zasada matematyczna stosowana w wielu dziedzinach mówi, że najlepszą proporcję uzyskuje się dzieląc odcinek na dwie części w taki sposób, aby stosunek długości dłuższej z nich do krótszej był taki sam, jak całego odcinka do części dłuższej. Przejawy złotej proporcji widać też w arytmetyce, np. w ciągu Fibonacciego, w którym każdy wyraz jest sumą dwóch poprzedzających go wyrazów: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, itd. Kiedy jeden z wyrazów ciągu podzielimy przez poprzedzający go wyraz uzyskamy wynik zbliżony do złotej proporcji.
Zarówno ciąg Fibonacciego, jak i złota proporcja są dla naukowców ważne, kiedy próbują użyć wzoru dyfrakcji do opisania jak w rzeczywistości wyglądają kwazikryształy na poziomie atomowym. Ciąg Fibonacciego pokazuje także, w jaki sposób odkrycie tegorocznego noblisty zmieniło sposób patrzenia chemików na regularność kryształów.
Wcześniej chemicy uznawali, że regularność ta polega na cyklicznym powtarzaniu się identycznych wzorów. Jednak ciąg Fibonacciego również jest regularny, chociaż wartości jego elementów się nie powtarzają, bo układają się według matematycznej reguły. Tak samo jest w kwazikryształach. Chemicy mogą znaleźć prawidłowość w ułożeniu zawartych w nich atomów, chociaż poszczególne ich układy się nie powtarzają.
Garnki, lampy i żyletki
Kwazikryształy mają już teraz zastosowanie praktyczne. Jak wynika z opracowań opublikowanych przez Komitet, materiały z nich zbudowane są wyjątkowo odporne na korozję i przywieranie.
Kwazikryształy są obecne w najbardziej wytrzymałej stali, uzyskanej przez Szwedów. Tworzą w niej twardą warstwę, będącą czymś w rodzaju ochronnego pancerza. Obecnie jest ona stosowana w produkcji m.in. żyletek do golenia lub cienkich igieł stosowanych do operacji okulistycznych.
Kwazikryształy też są świetnymi materiałami termoelektrycznymi, zamieniającymi ciepło na energię elektryczną. Takie materiały mogłyby pomóc odzyskiwać i wykorzystywać energię cieplną - wytwarzaną np. przez samochody - która normalnie jest bezpowrotnie tracona.
Naukowcy prowadzą obecnie eksperymenty nad wykorzystaniem tych struktur do powlekania naczyń kuchennych, przy produkcji elementów energooszczędnych lamp diodowych (LED) oraz warstw izolacyjnych w silnikach.
Wielcy się mylili
Komitet Noblowski zauważył, że przypadek Shechtmana, który początkowo spotkał się z niezrozumieniem środowiska naukowego, a następnie jego odkrycie zostało uznane i znalazło zastosowanie, jest ważną lekcją dla wszystkich uczonych.
"Jednym z najzacieklejszych krytyków Daniela Shechtmana i jego kwazikryształów był Linus Pauling, dwukrotny laureat Nagrody Nobla. To pokazuje wyraźnie, że nawet największych naukowców potrafi ograniczyć konwencjonalne myślenie. Otwarty umysł i śmiałość do kwestionowania uznawanej wiedzy może w rzeczywistości być dla naukowca najważniejszą cechą charakteru" - głosi komunikat Komitetu."

Źródło : http://www.rp.pl/artykul/60534,727983.html?p=1

W internecie jest jeszcze na ten temat ciekawa prezentacja studenta AGH Radosława Strzałki pt Kwazikryształy: niepoprawne -pełnoprawne struktury krystaliczne
pod tym adresem:  student.agh.edu.pl/~arrow/Konferencje/XLVII.../sskn_06.05.10.ppt
http://student.agh.edu.pl/~arrow/Konferencje/XLVII_SSKN/sskn_06.05.10.ppt

« Ostatnia zmiana: Październik 29, 2011, 00:41:06 wysłana przez Leszek »