Giả tinh thể đoạt giải nobel và mẫu thiên thạch

Một khối tinh thể đoạt giải Nobel với cấu trúc “chưa từng thấy” hóa ra lại đến từ thế giới khác.

Theo công bố mới nhất, có vẻ như vật mẫu tự nhiên duy nhất về cấu trúc giả tinh thể (quasicrystal) là từ vũ trụ rơi xuống Trái đất. Nếu chính xác, phát hiện này sẽ làm thay đổi hoàn toàn hiểu biết của chúng ta về điều kiện cần và đủ để hình thành nên cấu trúc kỳ lạ này.

Nghiên cứu đoạt giải Nobel

Theo NewScientist, cấu trúc giả tinh thể cũng có tính trật tự giống như tinh thể thông thường, nhưng hình thái đối xứng của chúng phức tạp hơn nhiều. Những hoa văn mô phỏng sự đối xứng này đã được ứng dụng trong nghệ thuật từ nhiều thế kỷ nay (ví dụ như gạch mosaic), tuy nhiên, mãi tới thập niên 80, khoa học mới phát hiện ra những vật liệu có cấu trúc giả tinh thể ở cấp độ nguyên tử.

Cũng chính nhờ phát hiện đó mà Giáo sư Daniel Shechtman của Viện Công nghệ Technion ở Israel đã giành được giải thưởng Nobel hóa học 2011. Ông đã tạo ra một vật liệu tổng hợp bao gồm aluminum và magium trong môi trường phòng thí nghiệm với cấu trúc giả tinh thể.

Giờ đây, chuyên gia Paul Steinhardt của Đại học Princeton và các đồng nghiệp tuyên bố, họ có bằng chứng cho thấy mẫu vật tự nhiên duy nhất có cấu trúc giả tinh thể - một tảng đá được tìm thấy ở dãy núi Koryak miền Đông nước Nga, thực chất là một phần của thiên thạch.

Steinhardt cho biết nhóm của ông tình cờ tìm thấy tảng giả tinh thể này vào năm 2009. Mặc dù vậy, thời gian đầu nhiều nhà nghiên cứu, trong đó có chuyên gia về thiên thạch Glenn McPherson của Viện Smithsonian (Washington, Mỹ) vẫn tỏ ra hoài nghi về xuất xứ “thiên thạch”.

Sự kỳ diệu của tự nhiên

Do đó, Steinhardt đã cùng với MacPherson tiến hành nhiều phân tích đối với mẫu vật và tìm ra bằng chứng “thuyết phục được MacPherson”. Cụ thể hơn, mẫu vật có thể chịu đựng được sức ép và nhiệt độ cực điểm của những vụ va chạm tốc độ cao (đủ để tạo ra thiên thạch trong vành đai hành tinh). Bên cạnh đó, sự phong phú của các đồng vị oxy khác nhau bên trong mẩu đá cũng tương xứng với các thiên thạch hơn là mức độ đồng vị của đá trên Trái đất.

Mặc dù vậy, theo Space.com, hiện vẫn chưa rõ giả tinh thể cấu thành trong môi trường tự nhiên như thế nào. Những mẫu vật giả tinh thể trong phòng thí nghiệm được tạo ra bằng cách cô động tác nhân kim loại của vật chất trong phòng chân không. Nhưng Steinhardt đã cho thấy, giả tinh thể cũng có thể hình thành cả trong không gian, nơi môi trường biến thiên hơn nhiều. Cũng tức là tinh thể có thể tạo ra được trong nhiều điều kiện khác nhau.

“Tự nhiên có thể tạo ra giả tinh thể trong những điều kiện mà con người cho là điên rồ”, Steinhardt kết luận.

Từ khóa liên quan:

Giả tinh thể

cấu trúc giả tinh thể

quasicrystal

mẫu vật

thiên thạch

vật liệu tổng hợp

Daniel Shechtman

Paul Steinhardt