Traduzido e Adaptado por Mateus Lynniker de ScienceAlert
Imagens de milhares de minúsculas esferas de metal balançando em uma bandeja rasa revelaram um arranjo de partículas antes considerado impossível.
Uma equipe de físicos da Universidade de Paris-Saclay, na França, observou pela primeira vez uma combinação incomum de ordem e caos conhecida como ‘quasecristal’ emergindo espontaneamente em um material granular em escala milimétrica.
Se houver beleza em ordem, os cristais são a própria manifestação de elegância e atração.
Os quase-cristais, por outro lado, são os estranhos irmãos que os cientistas negaram existir por mais tempo.
Então, no início dos anos 1980, uma análise de uma liga de alumínio e manganês revelou as marcas inegáveis de um material ordenado que carecia dos infinitos padrões periódicos de um cristal.
Era um pseudocristal, um material que quebra as regras de simetria pensadas para restringir o arranjo solidificado dos átomos como cristais ou bagunças confusas.
Desde então, os quase-cristais surgiram em vários lugares – do laboratório ao campo e aos céus. Embora ainda longe de ser comum, é uma estrutura que não é tão proibida quanto os físicos pensavam, formando-se espontaneamente a partir de partículas em uma variedade de escalas, inclusive entre objetos facilmente rearranjados com um movimento.
Isso levanta algumas questões interessantes sobre limites de tamanho de partícula e condições sob as quais os tipos certos de material podem se auto-montar em um padrão quase-cristal.
Começando com simulações de computador, os pesquisadores identificaram uma relação de tamanhos de esfera e uma proporção de partículas pequenas para grandes, formando uma mistura que poderia potencialmente cair em arranjos que refletem uma simetria quasicristal de longo alcance.
Isso foi usado como base de um experimento que combinou 3.840 esferas de aço não magnéticas de dois diâmetros diferentes – uma com pouco menos de 2,4 milímetros, a outra com metade desse tamanho – em um recipiente raso.
Definido para vibrar a uma taxa de 120 vezes por segundo, havia pouco mais a fazer além de filmar o tremor usando uma configuração que mapeia os arranjos 2D das partículas.
Depois de uma semana de empurrões, os pesquisadores tiveram uma boa medida da aparência de configurações pequenas e localizadas de contas de metal pequenas e grandes, e as formas como essas ‘ladrilhos’ se repetiam ao longo do tempo e no recipiente.
“Parece surgir uma imagem interessante”, observam os pesquisadores em seu relatório, que está atualmente no servidor de pré-impressão arXiv.com, aguardando revisão por pares.
“Ladrilhos com as formas desejadas se formam muito rapidamente, provavelmente como consequência de seu eficiente empacotamento local. No entanto, o alinhamento global requer muito mais rearranjos coletivos que parecem ser eventos raros.”
Encontrar quasicristais se formam de maneiras semelhantes em sistemas pequenos, de escala atômica e mais granulares, em escala milimétrica, é algo que a equipe não esperava. Na verdade, de acordo com o autor sênior do estudo, o físico teórico Giuseppe Foffi, todo o experimento começou como uma espécie de aposta.
“Isso nasceu como uma aposta de um colega que disse que não funcionaria, mas eu disse por que não tentar, poderia ser interessante”, disse Foffi a Karmela Padavic-Callaghan, da New Scientist .
Com sua simetria incomum e padrões peculiares em longas distâncias, os quase-cristais podem ter uma variedade de aplicações em isolamento e eletrônica.
Eles podem não ter a aparência perfeita de um cristal, mas o irmão desajeitado definitivamente tem um charme próprio.
