科學(xué)家振動了一盒粒子，它們形成了一種奇怪的新材料

數(shù)千個微小金屬球在淺托盤中搖晃的鏡頭揭示了曾經(jīng)被認為不可能的顆粒排列。

來自法國巴黎薩克雷大學(xué)的一組物理學(xué)家首次觀察到一種不尋常的秩序和混沌組合，稱為“準晶體”，首次在毫米尺度的顆粒材料中自發(fā)出現(xiàn)。

如果說有美的話，水晶就是優(yōu)雅和吸引力的體現(xiàn)。

準晶體另一方面，科學(xué)家否認的尷尬兄弟姐妹甚至存在了最長時間。

然后在 1980 年代初，對鋁和錳合金的分析揭示了缺乏晶體無限周期圖案的有序材料的不可否認的特征。

那是偽晶體...一種打破對稱規(guī)則的材料，被認為將原子的凝固排列限制為晶體或混亂的混亂。

從那以后，準晶體在各種地方出現(xiàn)——來自實驗室自該領(lǐng)域到天上.雖然還遠非常見，但它是一種并不像物理學(xué)家曾經(jīng)認為的那樣被禁止的結(jié)構(gòu)，它是由各種尺度的粒子自發(fā)形成的，包括在容易用抖動重新排列的物體之間。

這提出了一些有趣的問題，即粒徑的限制以及正確類型的材料可能自組裝成準晶體圖案的條件。

從計算機模擬開始，研究人員確定了球體大小和小粒子與大粒子比例的關(guān)系，構(gòu)成了一種混合物，這種混合物可能落入反映長程準晶體對稱性的排列中。

這被用作一項實驗的基礎(chǔ)，該實驗將3，840個兩種不同直徑的非磁性鋼球（一個略小于2.4毫米，另一半尺寸）組合在一個淺容器中。

設(shè)置為以每秒 120 次的速度振動，除了使用映射粒子 2D 排列的設(shè)置拍攝晃動之外，別無他法。

經(jīng)過一周的推擠，研究人員很好地測量了小型和大型金屬珠子的小型局部配置的外觀，以及這些“瓷磚”隨著時間的推移和整個容器重復(fù)的方式。

“似乎出現(xiàn)了一幅有趣的畫面，”研究人員在他們的報告中指出，該報告目前在預(yù)印本服務(wù)器上。arXiv.com，等待同行評審。

“所需形狀的瓷磚形成得非?？?，這可能是它們有效的本地包裝的結(jié)果。然而，全球一致需要更多的集體重新安排，這似乎是罕見的事件。

在小型原子級和更顆粒的毫米級系統(tǒng)中以類似的方式發(fā)現(xiàn)準晶體形成是團隊沒有預(yù)料到的。事實上，根據(jù)該研究的資深作者，理論物理學(xué)家Giuseppe Foffi的說法，實驗都是從賭注開始的。

“這是和一位同事打賭的，他說這行不通，但我說為什么不試試呢，這可能很有趣，”福菲告訴新科學(xué)家的卡梅拉·帕達維奇-卡拉漢。

準晶體具有不同尋常的對稱性和長距離古怪的圖案可以有多種應(yīng)用在絕緣和電子領(lǐng)域。

他們可能沒有水晶的所有完美外觀，但笨拙的兄弟姐妹絕對有自己的魅力。

這項研究發(fā)表于arXiv..

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