Choques de asteroides, arte islámico y cuasicristales

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Estructura correspondiente a un cuasicristal
Estructura correspondiente a un cuasicristal. Nótese la geometría pentagonal.

La inmensa mayoría de los cristales (no los vidrios) se basan en los pilares del orden y la periodicidad. Ejemplos recurrentes son la sal común (que son cristales de cloruro de sodio) o el diamante (formado por carbono puro). Pero en 1982 Dan Shechtman fue tomado por poco menos que loco cuando afirmó haber descubierto una estructura de aluminio-manganeso que poseía un patrón que no se repetía, y en el que aparecía una simetría icosaédrica, algo archiprohibido en la teoría cristalográfica. En 2011 Shechtman recibiría el premio Nobel de química en solitario por su descubrimiento.

Detalle de la decoración del Santuario de los Imames (Isfahán)
Detalle de la decoración del Santuario de los Imames (Isfahán)

Este tipo de geometría prohibida era conocida por los musulmanes y ejemplos de ella los podemos encontrar en lugares tan alejados como la Alhambra en Granada o el Santuario de los Imames en Isfahán (Irán). Sin embargo, hasta 2011 no se encontró una muestra natural de cuasicristal; si bien en 2009 se había encontrado una pequeña muestra en la colección de la Universidad de Florencia, etiquetada originalmente de forma errónea.

Desde el descubrimiento de Shechtman se han fabricado varios cuasicristales en el laboratorio y más allá. Las propiedades de algunos de ellos han hecho que lleguen a comercializarse como recubrimientos de sartenes antiadherentes o como componentes de las luces LED. La única muestra natural encontrada en su entorno procede de un meteorito y se halló en un remoto río siberiano; por su estructura se bautizó como icosaedrita.

Ahora, un equipo dirigido por Paul Steinhardt, de la Universidad de Princeton (EE.UU.) – la misma persona que describió matemáticamente los cuasicristales y los bautizó en 1983, y que participó en la identificación de la muestra italiana y el hallazgo del mineral siberiano – ha intentado comprobar la hipótesis que dice que estas estructuras no se forman en la Tierra, sino que proceden de colisiones entre asteroides del Sistema Solar.

Para hacerlo el equipo disparó una bala de tántalo a más de 3200 km/h a distintos blancos, entre ellos olivino y una muestra de meteorito de hierro-níquel, con la idea de replicar un impacto a alta velocidad entre objetos en el espacio.

Al disparar una bala de tántalo a una muestra de silicato de hierro y magnesio (olivino) aparecieron áreas cuasicristalinas (marcadas como i-phase). A la derecha se ve el patrón de difracción por rayos X correspondiente a estas áreas.
Al disparar una bala de tántalo a una muestra de silicato de hierro y magnesio (olivino) aparecieron áreas cuasicristalinas (marcadas como i-phase). A la derecha se ve el patrón de difracción por rayos X correspondiente a estas áreas.

La onda de choque que atraviesa el mineral diana fuerza a que se forme un cuasicristal de una estructura muy similar a la icosaedrita, lo que viene a reforzar la idea de que los cuasicristales se forman en choques espaciales. Respecto al mecanismo de formación, no tenemos ni idea. Aún.

Referencia:

Paul D. Asimow, Chaney Lin, Luca Bindic, Chi Maa, Oliver Tschaunere, Lincoln S. Hollisterg, and Paul J. Steinhardt (2016) Shock synthesis of quasicrystals with implications for their origin in asteroid collisions PNAS doi: 10.1073/pnas.1600321113

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

Esta anotación participa en la LVIII Edición del Carnaval de Química acogido en el blog Pero eso es otra historia…

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