Una descarga de rayos atmosféricos en Nebraska ha dejado, como huella, una forma cristalizada que raramente se encuentra en la naturaleza.

Patrones que escapan a la regla

Cuando una descarga natural de electricidad estática, comúnmente conocida como rayo, cae sobre la arena crea una pieza de fulgurita, es decir, un rayo fosilizado. Ahora, una publicación en PNAS anuncia que, en una fulgurita, científicos han encontrado un cuasicristal, una disposición de la materia que alguna vez se pensó que era imposible.

«El descubrimiento de un cuasicristal en una fulgurita con una simetría de 12 caras, raramente observada, y una composición no informada antes indica que este enfoque también puede ser prometedor en el laboratorio», escriben los científicos.

«La investigación actual fue diseñada para explorar un posible mecanismo diferente inspirado en la naturaleza para generar cuasicristales: la descarga eléctrica«.

A nuestro alrededor podemos encontrar configuraciones atómicas cuya belleza pasa desapercibida a simple vista, incluso en los objetos más comunes como la sal de mesa, o en los más impresionantes como el diamante más duro. La mayoría de los sólidos cristalinos de la naturaleza siguen el mismo patrón. Sus átomos están dispuestos en una estructura reticular que se repite en el espacio tridimensional.

Por otro lado, los sólidos que no tienen estas estructuras atómicas repetitivas, amorfos como el vidrio, son generalmente un revoltijo de átomos mezclados sin sentido.

Para 1980, la idea de algo intermedio era imposible, los sólidos son cristalinos o amorfos. Pero luego los científicos los encontraron, tanto en el laboratorio como en la naturaleza, en lo profundo de los meteoritos: los cuasicristales.  Estos rompen la regla, pues sus átomos están dispuestos en un patrón que no se repite.

En la búsqueda de eso en el medio

Desde entonces, los científicos han determinado que los cuasicristales en la naturaleza solo pueden formarse en condiciones extremas, con choques, a una temperatura y presión increíblemente altos; como, por ejemplo, la caída de un rayo sobre la arena.

De ahí que, Luca Bindi, geólogo de la Universidad de Florencia y sus colegas se propusieran analizar las fulguritas en busca de cuasicristales.

Obtuvieron una muestra de fulgurita de la región de Sandhills en Nebraska, y la sometieron a microscopía electrónica de barrido y microscopía electrónica de transmisión para determinar su composición química y estructura cristalina.

Así, encontraron un cuasicristal de doce caras (dodecaédrico) con una composición no reportada previamente, la Mn72.3Si15.6Cr9.7Al1.8Ni0.6. Los átomos en este cuasicristal formaron un patrón imposible en los cristales normales.

El equipo determinó que la arena tuvo que haber sido calentada mínimo a unos 1.710 grados Celsius para crear la fulgurita. Esto les da una pista a los científicos sobre cómo crear cuasicristales en el laboratorio.

«El descubrimiento de un cuasicristal dodecagonal formado por un rayo o una línea eléctrica caída sugiere que los experimentos de descarga eléctrica pueden ser otro enfoque para agregar a nuestro arsenal de métodos de síntesis«, escriben en su artículo.

«Los resultados presentados aquí, junto con las abundancias de oligoelementos medidas en los cuasicristales naturales, abren la posibilidad de que la descarga eléctrica en la nebulosa solar temprana haya jugado un papel clave que no solo explica las condiciones de reducción requeridas sino que también promueve la formación de cuasicristales».