Bildeten sich Quasikristalle bei kosmischen Kollisionen?

Weiterer Fund der exotischen Materie in einem Meteoriten liefert neue Hinweise
Diese Elektronenbeugung-Aufnahme einer Mineralprobe zeigt in den blumenförmige Strukturen eine neue Variante von Quasikristallen
Diese Elektronenbeugung-Aufnahme einer Mineralprobe zeigt in den blumenförmige Strukturen eine neue Variante von Quasikristallen
© P. J. Steinhardt et al. Princeton University
Florenz (Italien)/Princeton (USA) - Der Aufbau von natürlich vorkommenden Kristallen gehorcht strengen Gesetzen. Egal ob Kochsalz oder Eisen, grundsätzlich bilden sie periodisch aufgebaute Strukturen, die sich in vier Symmetrieklassen ordnen lassen. Doch Quasikristalle, 1982 erstmals im Labor erzeugt, brechen mit diesen Regeln. Sie zeigen eine ungewöhnliche fünfzählige Symmetrie. Auch die Natur beherrscht das Kunststück, Quasikristalle zu bilden. So berichten nun italienische und amerikanische Physiker in der Fachzeitschrift „Scientific Reports“ über die dritte Variante eines Quasikristalls, den sie in einem Meteoriten-Fund in den Koryak-Bergen auf der Kamtschatka-Halbinsel identifizieren konnten.

„Die Struktur unserer Probe zeigt die fünfzählige Symmetrie eines Ikosaeders, vergleichbar mit dem Aufbau eines Fußballs“, sagt Paul J. Steinhardt von der Princeton University. Gemeinsam mit Luca Bindi von der Università di Firenze und weiteren Kollegen entdeckte er den neuen Quasikristall in dem Khatyrka-Meteoriten. Dabei handelt es sich wie bei dem ersten vor fünf Jahren entdeckten Quasikristall-Varianten um eine Legierung aus den Metallen Aluminium, Kupfer und Eisen. Die Varianten unterscheiden sich allerdings im Verhältnis der pro Kristalleinheit enthaltenen Metallatome.

Die Ikosaeder-Struktur identifizierten die Forscher mit mehreren Methoden. Neben Aufnahmen mit einem Rasterelektronenmikroskop nutzten sie Elektronen, die je nach Aufbau der Probe etwas anders gestreut wurden. Entstanden sind die Quasikristalle nach Annahme der Forscher allerdings nicht auf Erde. Steinhardt und Kollegen vermuten, dass bei einer Kollision von Meteoriten im Weltraum für kurze Zeit ein enormer Druck von bis zu fünf Gigapascal bei etwa 1200 Grad Celsius herrschte. Dabei wurde das Material wahrscheinlich kurz geschmolzen und erstarrte darauf in der Kälte des Alls schnell wieder in der ungewöhnlichen Quasikristall-Struktur.

Quasikristalle wurden erstmals in den frühen 1980er Jahren vom israelischen Wissenschaftler Daniel Shechtman mit einer Aluminium-Mangan-Legierung synthetisiert. Anfangs umstritten, wurde Shechtman für seine Arbeiten 2011 mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet. Heute spielen Quasikristalle mit ihrer aperiodischen Struktur nicht nur in der Grundlagenforschung eine wichtige Rolle. Auch für Materialwissenschaftler sind sie - im Labor künstlich hergestellt - wegen ihrer überraschenden physikalischen Eigenschaften interessant. So können Zusätze von Quasikristallen zu sehr festen Spezialstählen führen. An weiteren Anwendungen in Katalysatoren oder für extrem widerstandsfähige Beschichtungen wird geforscht.

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