Química Do Estado sólido

Quasicristais

Wenny Camilla Adan

São Cristóvão

2014

Introdução

Na cristalografia um cristal é definido como um sólido que apresenta ordem posicional de longo alcance, e é distinguido pelas suas faces externas , as partículas de cristal formam uma variedade de formas geométricas .

O cientista israelense Daniel Shechtman ganhou, no ano passado, o Prêmio Nobel de Química por conta de uma descoberta que demorou a ser "digerida" pela comunidade científica. Em 1982, ele anunciou a existência dos quasicristais, materiais que apresentavam um ordenamento atômico "impossível" para os conceitos da cristalografia.

O que é um quasicristal ?

Os quasicristais são resultado da combinação de átomos que formam estruturas geométricas, mas que não possuem intervalos regulares ou periódicos em três dimensões, como ocorrem com os cristais conhecidos. As observações de Shechtman estavam em total desacordo com os conceitos sobre cristais: Foi observada uma simetria cinco, que, para os cristais, não poderia existir. E essa simetria resultaria em um icosaedro (sólido constituído de 20 triângulos equiláteros). Mas um icosaedro não preenche o espaço tridimensional através da sua repetição periódica.

Características dos Quasicristais

A análise do material estudado por Shechtman apresentou elementos de simetria de ordem 5, 10 e 20. A diferença em relação ao que se conhecia para os cristais é que essa ordem não é periódica, mas quase periódica, uma vez que o polígono sendo um pentágono ou outro com número de lados maior que 6, não é mais possível construir um cristal 2D periódico. a matemática e seus modelos aplicados a mosaicos terminaram permitindo construir um modelo para entender os quasicristais.

Em meados dos anos 1970, um professor de matemática britânico, forneceu uma solução para o problema. Ele criou mosaicos aperiódicos com apenas duas peças diferentes, por exemplo, uma grossa e outra fina(figura 2). Em 1982, o cristalógrafo britânico, por sua vez, realizou um experimento colocando os círculos que representavam átomos nos cruzamentos do mosaico e usou isso como uma rede de difração a fim de verificar o tipo de padrão de difração produzido. O resultado foi uma simetria de ordem 10: dez pontos brilhantes em um círculo.

Figura 2 .

Aprimorando o modelo do mosaico temos:

Estrutura formada por aluminio, níquel e cobalto.

Além disso observa¬-se um padrão de difração para um cristal, no qual os pontos mantêm a mesma distância. Já para os quase cristais, a distância entre os pontos cresce proporcionalmente à razão áurea τ, É possível observar que os pontos não mantêm uma distância constante: d1 ≠ d2 ≠ d3. A distância entre os pontos é uma série de Fibonacci que sugere que a razão entre as distâncias d2/d1 = d3/d2 = 1,6 a chamada razão áurea t).

As distâncias interatômicas em um quasicristal correlacionam-se com a sequência de Fibonacci, sendo possível então predizer como os átomos estão or¬denados em seu interior. No entanto, essa regularidade não é a mesma que a de um cristal que é periódica. Portanto, quasicristais são materiais que exibem ordem de longo alcance, mas que não apresentam periodicida¬de translacional. Nos cristais, podem ser obser¬vadas as chamadas operações de simetria próprias de ordem 1, 2, 3, 4 e 6 (respectivamente rotações de 360, 180, 120, 90 e 60°). Nos quasicristais além dessas operações de rotação cristalográficas (RC), podem ser observadas outras como as de ordem 5, 8, 10 etc.

Podemos classificar os quasicristais,