Premiul Nobel pentru chimie revine lui Daniel Shechtman

Cvasicristalele sunt nişte forme structurale ale materiei în care atomii sunt dispuşi ordonat, dar nu periodic. Atomii din cvasicristale formează modele ce ocupă tot spaţiul dar nu au simetrie translaţională, aşa cum au cristalele.

În lumea cvasicristalelor redescoperim fascinantele mozaicuri ale lumii arabe reproduse la nivel atomic - modele regulate unice (care nu se repetă niciodată). Configuraţia atomică a cvasicristalelor a fost considerată multă vreme de către ştiinţă drept imposibilă, iar Daniel Shechtman a trebuit să lupte cu prejudecăţile ştiinţei acceptate pentru a-i fi recunoscută descoperirea. Câştigătorul premiului Nobel pentru Chimie 2011 a modificat fundamental felul în care chimiştii înţeleg materia solidă în prezent, conform comunicatului emis de Comitetul Nobel.

În dimineaţa zilei de 8 aprilie 1982, cercetătorul israelian a surprins la microscopul său electronic o structură atomică ce contrazicea legile naturii, aşa cum erau ele înţelese până în acel moment. În structura materiei solide se credea că atomii sunt grupaţi în cristale respectând modele simetrice care se repetau periodic. Oamenii de ştiinţă considerau că această repetiţie este necesară pentru a obţine un cristal.

Imaginea observată de Shechtman demonstra însă că atomii dintr-un cristal erau ordonaţi într-un model ce nu se putea repeta. Un astfel de model atomic al materiei solide era considerat de neconceput şi la fel de anapoda ca şi când ai încerca să creezi o minge de fotbal folosind doar poligoane cu 6 colţuri, pe când o sferă are nevoie în egală măsură şi de poligoane cu 5 colţuri.

Descoperirea sa a fost extrem de controversată. Conform comunicatului Nobel, în perioada imediat următoare descoperirii, pe când savantul încerca să o legitimeze, a fost chiar dat afară din echipa de studiu în care activa. În cele din urmă dovezile clare aduse în sprijinul descoperirii sale au obligat comunitatea ştiinţifică să-şi revizuiască concepţiile despre natura intrinsecă a materiei.

Mozaicurile aperiodice, precum cele din frescele arabe medievale de la Palatul Alhambra din Spania, au contribuit la înţelegerea felului în care arată cvasicristalele la nivelul atomic. În aceste mozaicuri, la fel ca şi în cvasicristale, modelele sunt regulate, urmează legi matematice stricte, dar nu se repetă niciodată.

În prezent, cvasicristalele sunt descrise prin apelul la un concept din matematică şi artă deopotrivă: "raportul de aur". Astfel, două cantităţi se află în raport de aur una faţă de cealaltă dacă raportul sumei acestor cantităţi împărţit la cantitatea mai mare este egal cu raportul dintre cantitatea mai mare împărţită la cantitatea mai mică (a+b/a = a/b). Raportul de aur este o constantă matematică iraţională cu valoarea aproximativă 1,61.

Acest număr a atras atenţia matematicienilor încă din Grecia Antică şi apare deseori reprezentat în geometrie dar şi în lucrări artistice sau de arhitectură. În cazul cavsicristalelor, spre exemplu, raportul diferitelor distanţe dintre atomi este relaţionat prin acest raport de aur.

Pornind de la descoperirea lui Shechtman, oamenii de ştiinţă au reuşit să producă şi alte tipuri de cvasicristale în laborator, şi au descoperit astfel de forme de ale materiei în mediul natural, în mostrele de sediment culese din albia unui râu din Rusia, conform comunicatului.

În prezent oamenii de ştiinţă experimentează folosirea cvasicristalelor în diferite produse, de la tigăi pentru gătit până la motoare diesel.