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Cuasicristales extraterrestres

Numerosos científicos pensaban que estos exóticos materiales, con una estructura intermedia entre el orden y el desorden, no podían originarse en la naturaleza. El primer cuasicristal no sintético ha resultado tener un origen insólito.

©THINKSTOCK/ig0rzh

En síntesis

En 1984 se postuló la existencia de cuasicristales, materiales con estructura intermedia entre el estado cristalino y el amorfo. La confirmación experimental llegó ese mismo año de la mano de ciertas aleaciones sintéticas.

Desde entonces, los científicos se han preguntado si los cuasicristales podrían también tener un origen natural. Hace unos años, el Museo de Historia Natural de la Universidad de Florencia proporcionó la respuesta.

El museo florentino albergaba una muestra mineral procedente de Rusia, la cual resultó contener fragmentos de un cuasicristal natural. Análisis posteriores revelaron que su origen se remontaba a la época de formación del sistema solar.

Hace siglos que el ser humano comenzó a interesarse por los materiales geológicos. Los minerales, constituyentes naturales de nuestro mundo sólido, se han descrito tradicionalmente como estructuras cristalinas; es decir, aquellas en las que los átomos se disponen de manera ordenada en configuraciones que se repiten a intervalos regulares. Los hexágonos de un panal o las baldosas cuadradas de un pavimento proporcionan ejemplos sencillos de estructuras periódicas bidimensionales.

Sin embargo, según ciertas leyes matemáticas descubiertas en el siglo XIX, dicha periodicidad solo puede darse en presencia de determinadas simetrías rotacionales: las de orden uno, dos, tres, cuatro y seis. Por el contrario, las simetrías rotacionales de orden cinco, siete y superiores resultan incompatibles con la simetría bajo traslaciones. Eso explica que pueda llenarse un plano de manera congruente (sin dejar huecos) con rectángulos, triángulos equiláteros, cuadrados o hexágonos, pero no así con pentágonos, heptágonos u octógonos. Los rectángulos se caracterizan por poseer un eje de simetría rotacional de orden dos, así llamado porque, al aplicar una rotación de 180 grados (media circunferencia) en torno a dicho eje, la figura recupera su aspecto inicial. Los triángulos equiláteros presentan una simetría de orden tres (360/3 grados), y los cuadrados y hexágonos, de orden cuatro y seis, respectivamente.

En 1984, Dov Levine, hoy en el Instituto Technion de Haifa, en Israel, y Paul J. Steinhardt, en la actualidad en la Universidad de Princeton, postularon la existencia de un nuevo tipo de material: uno caracterizado por un estado intermedio entre el cristalino y el amorfo. Tales propiedades resultaban tan particulares que, de hecho, los propios autores lo denominaron en un principio cristal imposible y, más adelante, cuasicristal, acrónimo de «cristal cuasiperiódico». Los átomos de dichos materiales debían presentar una disposición entre periódica y desordenada, con dos o más agrupaciones atómicas que se repetirían a intervalos diferentes, pero en la que el cociente entre dichos períodos de traslación quedaría determinado por un número irracional. En otras palabras, estructuras con una especie de «disonancia espacial».

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