科學家一直在尋找準晶體，它有5重旋轉對稱軸，即沿z軸旋轉72度，但沒有一般晶體所具有的平移對稱性。
據(jù)《自然》報道，這種以前不為人知的晶體結構由鐵、硅、銅和鈣組成，很可能是由沙子和銅線熔合而成的。類似的材料已經(jīng)在實驗室被合成，并在隕石中被鑒定出來。
5月17日發(fā)表于美國《國家科學院院刊》的研究，報道了第一個具有這種元素組合的在核爆炸中產(chǎn)生的準晶體。
1982年，以色列理工學院材料科學家Daniel Shechtman首次在一種合成金屬中發(fā)現(xiàn)了這種具有“不可能對稱”的晶體。該晶體在各種可能的方向上旋轉時呈五邊形對稱，即它有規(guī)則的20個面。 Shechtman最終因這一發(fā)現(xiàn)獲得了2011年的諾貝爾化學獎。
與此同時，普林斯頓大學理論物理學家Paul Steinhardt與合作者開始推算非重復3D結構存在的可能性。這些晶體與二十面體具有相同的對稱性。
Steinhardt回憶說，1982年，他第一次看到Shechtman的實驗數(shù)據(jù)，并將其與他的理論預測進行了比較。
在隨后的幾年里，材料科學家合成了幾種準晶體。Steinhardt和同事在東西伯利亞堪察加半島的隕石碎片中發(fā)現(xiàn)了第一個自然形成的“二十面石”。
Steinhardt說，這種準晶體可能是在太陽系早期的兩顆小行星碰撞過程中形成的。一些實驗室制造的準晶體也是通過材料高速粉碎產(chǎn)生的，所以Steinhardt團隊想知道核爆炸的沖擊是否也能形成準晶體。
1945年7月16日，在新墨西哥州阿拉莫戈多試驗場進行的史上第一次核彈爆炸試驗后，研究人員發(fā)現(xiàn)了一片由沙漠砂礫熔化而成的綠色玻璃狀物質，他們將其稱為玻璃石。
由于钚炸彈是在一個30米高的塔頂引爆的，那里裝有傳感器和電纜，因此一些玻璃石含有紅色的內(nèi)含物。準晶體通常由不會結合的元素構成，所以Steinhardt和同事認為紅色玻璃石樣品是尋找準晶體的好地方。
Steinhardt說：“在10個月里，我們切割觀察了各種各樣的礦物，最后發(fā)現(xiàn)了一個小顆粒。”該準晶體與Shechtman最初發(fā)現(xiàn)的準晶體具有相同的二十面體對稱性。
像大多數(shù)已知的準晶體一樣，玻璃石結構是一種合金——類似金屬的材料，由正離子組成。
Steinhardt認為，準晶體可用于核鑒定科學，因為它們可以揭示核試驗地點。準晶體也可能在其他惡劣條件產(chǎn)生的物質中形成，比如閃電擊中巖石、沙子或其他沉積物時產(chǎn)生的閃電石。
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