En el ámbito de la física, un reciente experimento ha revelado un fenómeno fascinante: científicos pusieron en movimiento miles de diminutas esferas de metal en una bandeja poco profunda, y el resultado fue la formación de un cuasicristal, un material que alguna vez se consideró imposible. La investigación fue publicada en arXiv.
La comunidad científica negó durante mucho tiempo la existencia de los cuasicristales. No fue hasta la década de 1980 que un análisis de una aleación de aluminio y manganeso reveló las características de un cuasicristal. Este material ordenado carece de los patrones periódicos infinitos que presentan los cristales, desafiando las reglas convencionales de simetría al exhibir una estructura que no es ni completamente cristalina ni caótica.
Los cuasicristales
Los cuasicristales han sido encontrados en diversos lugares, desde laboratorios hasta el espacio exterior, formándose espontáneamente a partir de partículas de diferentes escalas, incluso aquellas que se reorganizan con un simple batido.
Este descubrimiento ha generado preguntas intrigantes sobre las condiciones que permiten el autoensamblaje de ciertos materiales en patrones cuasicristalinos. Para abordar estas cuestiones, investigadores de la Universidad de Paris-Saclay en Francia realizaron simulaciones por computadora.
Identificaron una relación entre los tamaños de las esferas y una proporción específica de partículas pequeñas a grandes, que podrían dar lugar a una simetría cuasicristalina. Con base en estos hallazgos, llevaron a cabo un experimento con 3840 esferas de acero no magnéticas de dos diámetros diferentes, todas colocadas en un recipiente poco profundo. Estas, al vibrar a una velocidad de 120 veces por segundo, comenzaron a formar patrones.
El experimento
Después de una semana de agitación continua, los investigadores liderados por el físico teórico Giuseppe Foffi observaron pequeñas configuraciones localizadas de perlas de metal. Estos ‘mosaicos’ se repitieron con el tiempo y en todo el contenedor, formando un patrón cuasicristalino.
Los investigadores notaron que, si bien se marcaron las formas deseadas rápidamente debido al empaque local eficiente, la alineación global requería más reordenamientos colectivos, que eran eventos raros.
El equipo también descubrió que los cuasicristales se forman de manera similar tanto en sistemas pequeños, a escala atómica, como en sistemas más grandes, a escala milimétrica. Esto fue inesperado, ya que Foffi contó que el experimento nació de una apuesta con un colega que dudaba de su viabilidad.
Los cuasicristales, con su simetría inusual y patrones de larga distancia, podrían tener varias aplicaciones en aislamiento y electrónica. Aunque pueden carecer de la estética perfecta de un cristal, los cuasicristales poseen un encanto único propio. La investigación es un testimonio de las infinitas posibilidades que nacen de la danza de las partículas.
