Utilizamos cookies propias y de terceros para mejorar nuestros servicios y facilitarte el uso de la web mediante el análisis de tus preferencias de navegación. También compartimos la información sobre el tráfico por nuestra web a los medios sociales y de publicidad con los que colaboramos. Si continúas navegando, consideramos que aceptas nuestra Política de cookies .

6 de Octubre de 2011
QuÍmica

Nobel para el descubridor de los cuasicristales

El descubrimiento de estructuras atómicas regulares pero aperiódicas obligó a revisar uno de los conceptos básicos de la cristalografía.

El galardón de Química otorgado por la Academia Sueca en el año internacional de la disciplina ha ido a parar a manos de Daniel Shechtman, investigador del Instituto Technion de Haifa, en Israel, por «el descubrimiento de los cuasicristales»: materiales formados por ordenaciones atómicas regulares (es decir, no son amorfos), pero que carecen de la periodicidad espacial característica de cualquier cristal (dos regiones en un cuasicristal son siempre diferentes entre sí). Un cuasicristal de dos dimensiones podría tener el siguiente aspecto:


Un embaldosamiento de Penrose. El mosaico llena todo el plano con solo 6 tipos de azulejos diferentes, pero nunca se repite a sí mismo.

 

La existencia de tales estructuras se tenía por imposible, por lo que en, un primer momento el hallazgo de Shechtman fue cuestionado por la casi totalidad de sus colegas de profesión. Shachtman descubrió las primeras estructuras de este tipo en 1982, pero hasta 1984 no logró publicar el artículo en el que, junto a otros colaboradores, describía la obtención de un patrón de difracción «imposible».

La existencia de los cuasicristales se relaciona con un problema matemático cuyo único interés aparente es estético: cómo cubrir un plano con azulejos, si para ello solo contamos con un número finito de azulejos diferentes. Resulta inmediato ver que un plano puede rellenarse por completo empleando solo cuadrados, o solo hexágonos (un panal); sin embargo, con pentágonos siempre quedarán huecos. ¿Qué ocurre cuando podemos usar tres, cuatro, o más tipos de azulejos diferentes?

Parecería que, si se logra rellenar un plano con un número finito de baldosas diferentes, el mosaico resultante debería exhibir alguna simetría traslacional (repetirse a sí mismo antes o después). Sin embargo, en la década de 1970, Roger Penrose demostró la existencia de embaldosamientos aperiódicos para cuya construcción bastaban 6 o incluso solo 2 clases de azulejos cuidadosamente escogidos. Algunos de estos alicatados aperiódicos ya habían sido descubiertos mucho antes por los geómetras árabes que diseñaron algunos de los mosaicos más bellos de la Alhambra de Granada o el complejo funerario Darb-e Imam, construido en Irán en el siglo XV.

En la década de los ochenta se demostró que una agrupación de átmos del estilo de las descritas por Penrose generaría patrones de difracción como los observados por Schchtman y, en 1992, la Unión Internacional de Cristalografía tuvo que cambiar la definición de cristal: de ser agrupaciones de átomos dispuestos según «un patrón tridimensional que se repite», pasaron a convertirse en «cualquier sólido cuyo diagrama de difracción sea esencialmente discreto». Hasta hoy, se han logrado sintetizar en el laboratorio cientos de cuasicristales diferentes. El primer cuasicristal natural fue hallado hace dos años en el río Khatyrka, en Rusia.

Más información en la página oficial de los Premios Nobel.

Artículo original de Shachtman y colaboradores: «Metallic phase with long-range orientational order and no translational symmetry», por D. Shechtman, I. Blech, D. Gratias y J. W. Cahn en Physical Review Letters.

Los boletines de Investigación y Ciencia

Elige qué contenidos quieres recibir.