Entre las clases de química, las piedras preciosas y la electrónica, la idea de cristales, sustancias con una disposición ordenada y periódica de átomos es bastante común. Pero hace unos 40 años, los científicos descubrieron una partícula extraña que no se ha convertido en algo común en nuestromundo todavía: cuasicristales. Son estructuras con curiosos arreglos atómicos, que aunque superficialmente similares a los cristales, carecen de periodicidad a pesar de estar ordenados. Debido a sus estructuras, los cuasicristales exhiben simetrías prohibidas a los cristales y están dotados de interesantes propiedades que los cristales no pueden mostrar, talescomo alta resistencia al flujo de calor, flujo de corriente y corrosión.
Desde su descubrimiento, los cuasicristales han sido investigados extensamente por científicos de materiales de todo el mundo. Debido a su rareza, los científicos a menudo han recurrido a estudiar modelos que los imitan, llamados aproximantes. Recientemente, en una clase de aproximantes basados en oro, llamados "Tsaiaproximados de tipo ", se detectó la presencia de un orden magnético cuyo tipo puede ser controlado por la composición de los aproximantes, una posibilidad emocionante para que la exploren los científicos de materiales.
En aproximaciones de complejidad creciente, como la compuesta de oro Au, aluminio Al y terbio Tb, se encontró que el orden magnético es antiferromagnético, donde cada ión en el cristal actúa como un pequeño imáncon sus polos opuestos a los de sus vecinos. En un nuevo estudio publicado en Revisión física B, El profesor Ryuji Tamura de la Universidad de Ciencias de Tokio TUS, Japón, junto con sus colegas Sam Coates de TUS, y Hem Raj Sharma y Ronan McGrath de la Universidad de Liverpool, exploraron la estructura atómica de la superficie antiferromagnética de este Tsai-tipo aproximado. El profesor Tamura, quien dirigió el estudio, dice: "Las aproximaciones Tsai basadas en Au están poco investigadas en comparación con sus contrapartes basadas en plata Ag, particularmente en el campo de la ciencia de superficies. Comprensión de las estructuras de estas Tsai"Los materiales de tipo" permitirán interpretaciones en profundidad de sus propiedades específicas, como las transiciones magnéticas, las características electrónicas y la superconductividad ". Su estudio arrojó resultados inesperados.
Los componentes básicos de las aproximaciones de tipo Tsai son "cúmulos de tipo Tsai", conchas poliédricas cuyo número de lados depende de la variante de la aproximante. En su estudio, el equipo del profesor Tamura eligió una variante 1/1 de la Au-Aproximante de Al-Tb en el que una unidad tetraédrica estaba encerrada dentro de un dodecaedro, icosaedro, icosidodecaedro y triacontaedro rómbico. Los átomos de Tb ocuparon los vértices del icosaedro mientras que los átomos de Au / Al ocuparon los vértices de las capas restantes.
Los científicos observaron una superficie específica de un solo cristal de 1/1 Au-Al-Tb utilizando un microscopio de efecto túnel STM y respaldaron sus observaciones con cálculos de la teoría funcional de la densidad DFT.
Descubrieron que la superficie tenía una peculiar estructura similar a una terraza escalonada con las terrazas terminando en planos que contienen átomos de Tb y una altura de escalón que, curiosamente, parecía minimizar el número de icosaedros incompletos. Además, encontraron que la estructura de la terrazadependía del signo del voltaje de polarización aplicado a la muestra. Mientras que en polarización positiva, los átomos de Tb mostraban una disposición romboédrica o hexagonal, la polarización negativa revelaba que los átomos de Au / Al estaban dispuestos en una estructura lineal en forma de fila, una especie decambio no observado antes en un material tipo Tsai ". Como este es el primer material tipo Tsai que muestra tal esquema, necesitamos investigar más a fondo los tipos Tsai basados en Au para evaluar si la composición química tiene un papel que desempeñar en la estructura de la superficie", comenta el profesor Tamura. Las observaciones fueron consistentes con los cálculos de DFT.
Si bien los cuasicristales han encontrado varias aplicaciones, que van desde instrumentos quirúrgicos, LED hasta sartenes antiadherentes, están lejos de ser bien entendidos y los hallazgos recientes en estructuras parecidas a cuasicristales sirven para insinuar las exóticas posibilidades sin explotar que albergan ".La estructura única de la superficie tipo Tsai sugiere que los cuasicristales podrían usarse como plantilla para la adsorción molecular en la creación de películas delgadas semiconductoras orgánicas ", dice el profesor Tamura." La comprensión de cómo el cambio de estructura corresponde al magnetismo puede abrir puertasa nuevas aplicaciones ", añade.
Una cosa es segura: ¡el cuasicristal es un poco más claro!
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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