Il quasicristallo, il minerale extraterrestre che si fa in laboratorio

E' un minerale unico i cui atomi sono disposti come in un mosaico, in modelli regolari che non si ripetono mai nello stesso modo. Il quasicristallo presenta una straordinaria resistenza che rende interessante il suo impiego in vari settori industriali, ma la sua riproduzione artificiale è apparsa finora molto complessa. Una ricerca messa a punto con il contributo di Luca Bindi dimostra adesso che esiste un processo più semplice e apre la strada a future applicazioni

Si aprono nuove frontiere per la riproduzione in laboratorio dei quasicristalli, una particolare forma di solido, che per le sue proprietà, tra cui un’eccezionale resistenza, assume un forte interesse nel campo delle applicazioni tecnologiche (dalle pellicole antiaderenti delle padelle ai cuscinetti a sfera fin alle lamette da barba).

Un team internazionale di ricercatori di cui fa parte Luca Bindi, docente di Mineralogia presso il Dipartimento di Scienze della Terra, è riuscito a ricreare l’icosahedrite e la decagonite, due quasicristalli rinvenuti in una meteorite risalente a 4 miliardi e mezzo di anni fa (“Khatyrka”). Il risultato è stato ottenuto facendo impattare un proiettile, esploso alla velocità di circa 1 Km/s, su vari materiali scelti per riprodurre le condizioni che si sono verificate proprio per la formazione di “Khatyrka”.

Il quasicristallo è un minerale unico i cui atomi sono disposti come in un mosaico, in modelli regolari ma che non si ripetono mai nello stesso modo, come succede invece nei cristalli ordinari.

La ricerca è stata condotta presso i laboratori del California Institute of Technology ed è stata oggetto di due articoli sulla rivista scientifica Nature Scientific Reports intitolati Shock Synthesis of Five-component Icosahedral Quasicrystals (doi: 10.1038/s41598-017-15771-1) e Shock Synthesis of Decagonal Quasicrystals (doi:10.1038/s41598-017-15229-4).

E’ la seconda volta che in laboratorio si riproducono le condizioni di una collisione fra asteroidi nello spazio. Il primo esperimento era stato condotto nel 2016 dallo stesso team di cui fa parte Bindi e aveva aperto la strada a nuovi processi produttivi nei settori interessati dall’impiego di quasicristalli artificiali.

Dopo il primo esperimento abbiamo pensato che produrre i quasicristalli poteva essere meno complicato di quanto avessimo immaginato – spiega Luca Bindi – e forse questi materiali considerati ‘impossibili’ potevano essere molto più comuni di quanto ipotizzato”. Da questi presupposti hanno preso le mosse gli ultimi esperimenti.

“Le ricerche più recenti hanno dimostrato anzitutto che la stabilità di questi materiali aumenta di molto se si permette l’ingresso di piccole quantità di altri elementi chimici rispetto a quelli comunemente usati – prosegue Bindi – inoltre i quasicristalli possono essere riprodotti in laboratorio con estrema facilità con tecniche che prevedono shock. Queste soluzioni permettono la formazione di questi preziosi materiali senza una straordinaria precisione nella preparazione delle miscele di partenza”. E rendono più percorribile in futuro il ricorso ai quasicristalli in ambito industriale.


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