Ein ungewöhnlicher Quasikristall wurde von einem Team der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), der University of Sheffield und der Xi’an Jiaotong University entdeckt. Es hat eine zwölfeckige Wabenstruktur, die noch nie zuvor gesehen wurde. Bisher war bekannt, dass ähnliche Quasikristalle nur in fester, nicht flüssiger Form vorliegen. Das Team stellt seine Ergebnisse im Journal vor Naturchemie.
Quasikristalle haben eine besondere Struktur. Sie haben ein regelmäßiges Muster ähnlich wie normale Kristalle, allerdings wiederholt sich bei normalen Kristallen die Anordnung der einzelnen Bestandteile in regelmäßigen Abständen immer wieder. Bei Quasikristallen passen die Komponenten nicht in einem solchen periodischen Muster zusammen. Diese besondere Struktur verleiht ihnen besondere Eigenschaften, die normale Kristalle nicht haben.
Der neu entdeckte Quasikristall besteht aus Zwölfecken, die wiederum aus einer Mischung dreieckiger, quadratischer und erstmals auch trapezförmiger Zellen bestehen. Diese entstehen durch die Selbstorganisation „T-förmiger“ Moleküle. „Wir haben einen perfekt geordneten flüssigen Quasikristall entdeckt. Ein solches Material wurde noch nie zuvor gesehen“, sagt der Chemiker Professor Carsten Tschierske von der MLU.
Die neueste Studie des Teams liefert auch neue Erkenntnisse zur Entstehung dieser besonderen Strukturen. „Bisher ging man davon aus, dass die Stabilität von Quasikristallen auf einem Entropiegewinn beruht, der aus der Verletzung strenger periodischer Tessellationsregeln resultiert. Unsere Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die Stabilität in diesem Fall möglicherweise auf eine Energieminimierung im Perfekt zurückzuführen ist.“ quasikristalline Ordnung“, fügt Tschierske hinzu.
Die möglichen Anwendungen dieser neuen flüssigen Quasikristalle sind laut dem Forscher vielversprechend. Beispielsweise könnten sie in Zukunft zur Herstellung funktionaler selbstorganisierender und selbstheilender Materialien verwendet werden, die in der Optik und Elektronik Anwendung finden könnten, da sie das Potenzial haben, neue Möglichkeiten zur Manipulation von Licht und Ladungsträgern zu schaffen.
Mehr Informationen:
Xiangbing Zeng et al, Ein säulenförmiger flüssiger Quasikristall mit einer Wabenstruktur, die aus dreieckigen, quadratischen und trapezförmigen Zellen besteht, Naturchemie (2023). DOI: 10.1038/s41557-023-01166-5
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