Quasicrystallienit materiaalit: Miksi tulevaisuus on täynnä järjettömiä rakenteita?!

Tieteessä, erityisesti nanomateriaalien alalla, tehdään jatkuvasti hämmästyttäviä löytöjä. Yksi näistä mielenkiintoisimmista ja mystisimmistä materiaaleista on quasicrystalli, jonka rakenne on monimutkainen ja ristiriitainen perinteisten kristallimaisten materiaalien kanssa.

Quasicrystallit ovat materiaaleja, joilla on järjestys ja symmetriaa, mutta eivät noudata klassisen kristallirakenteen säännöksiä. Tavallisessa kidemateriaalissa atomit järjestyvät toistuvien motiivien muodostamassa tilavuusverkossa. Quasicrystallien atomit kuitenkin järjestyvät kuvioihin, jotka eivät ole toistettavissa kolmiulotteisessa avaruudessa.

Tätä outoa ilmiötä havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 1982 Israelin tieteilijä Dan Shechtmanin johtama joukko tutkijoita. He olivat tutkimalla aluminiumiseosta löytäneet materiaalin, jonka röntgendiffraktiokuvio oli täysin erilainen kuin tavallisten kristallimassaalien. Aluksi tulos herätti suurta epäilystä ja vastustusta tiedeyhteisössä.

Kuinka materiaali voi olla järjestetty, mutta silti rikkoo kaikki tunnetut kristallirakenteen säännöt?

Tämän kysymyksen vastaaminen vei vuosia, ja lopulta Shechtmanin löytö osoittautui vallankumoukselliseksi. Quasicrystallit avasivat kokonaan uuden oven materiaalien tieteessä ja tekniikassa.

Quasicrystallien ominaisuuksia – mystiset materiaalit paljastavat salansa!

Quasicrystallineilla on useita ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka tekevät niistä erittäin kiinnostavia teknologian kannalta.

Lisäksi quasicrystallien ominaisuuksia voidaan säätää vaihtamalla niiden kemiallista koostumusta. Tämä antaa tutkijoille valtavan joukon mahdollisuuksia kehittää uusia materiaaleja, jotka sopivat täsmälleen haluttuun sovellukseen.

Quasicrystallien valmistus – ei mikään pikkuinen leikki!

Quasicrystallinejen valmistaminen on kuitenkin haastavaa ja vaatii tarkkaa kontrollia prosessin jokaisessa vaiheessa. Yleisin tapa valmistaa quasicrystallinejä on suuntautunut jäähdytys, jossa sulatettu metalliseos jäähdytetään erittäin nopeasti, jotta atomit eivät ehdi järjestyä tavanomaiseen kideverkkoon.

Tämän lisäksi quasicrystallien tuotantoon käytetään myös muita tekniikoita, kuten:

• Sputtaus
• Kemiallinen höyrysaostus
• Pulverimetallien purristus

Tutkimukset ja kehitys quasicrystallinejen valmistuksen suhteen ovat jatkuvia. Tieteilijät etsivät uusia ja tehokkaampia menetelmiä näiden mielenkiintoisten materiaalien syntetisoimiseksi.

Quasicrystallien sovelluksia – tulevaisuuden materiaali?

Vaikka quasicrystallinejä tutkitaan vasta muutaman vuosikymmenen ajan, niillä on jo potentiaalia monissa eri aloissa:

• Mekaaninen tekniikka: Quasicrystallien korkea kovuus ja matala kitka tekevät niistä sopivia laakereihin, hammaskeräin ja muihin mekaanisiin osiin, joita tarvitaan kestävyyttä ja tehokkuutta.

• Lääketiede: Quasicrystallinejä tutkitaan biomateriaaleina proteeseihin ja implantteihin, koska ne ovat biokompatibileja ja kestävät korroosiota ihmiskehossa.

• Auringonenergian talteenotto: Quasicrystallien ainutlaatuiset optiset ominaisuudet tekevät niistä potentiaalisia materiaaleja aurinkoenergiaan perustuvien teknologioiden kehittämisessä.

• Elektroniikka: Quasicrystallinejä voidaan käyttää elektronisten laitteiden valmistuksessa, koska ne johtavat sähköä tehokkaasti ja kestävät korkeampia lämpötiloja.

Quasicrystallien potentiaali on valtava, ja näitä materiaaleja tutkitaan aktiivisesti monilla eri aloilla.

Tulevaisuudessa quasicrystallinejä saatetaan nähdä arjessa yhä useammin, kun niiden ominaisuuksia hyödynnetään erilaisissa teknologioissa.