Dienstag, 9. Juni 2009

Sibirien: Forscher finden "verbotene Kristalle"

Einer der neu entdeckten natürlichen Quasikristalle | Copyright: Science/AAAS

Kamtschatka/ Russland - Entstehen in der Natur Kristalle, so ordnen sich deren Atome in der Regel in streng symmetrisch geordneten Gittern an. In den ostsibirischen Karyak-Bergen sind Forscher nun jedoch auf Kristalle gestoßen, wie sie eigentlich bislang nur im Labor erzeugt werden konnten, die bisherige Ordnung in Frage stellen und zu einer Neuklassifizierung der Kristalle führen könnten. Bislang bleibt jedoch selbst die Herkunft der Materialien umstritten.

Die bisherig bekannten natürlichen Kristalle lassen sich aufgrund ihrer Struktur und Achsenausrichtung in vier Symmetrieklassen unterteilen. Die nun von US-amerikanischen und italienischen Wissenschaftlern gefundenen "Minerale" Khartyrkit und Cupalit (bestehend aus Aluminium, Eisen und Kupfer) besitzen jedoch eine fünffache Symmetrie, ein Aufbau, der bislang für natürliche Kristalle als "verboten" und die Struktur als instabil galt, und derartige synthetisch erzeugte Strukturen deshalb auch als so genannten Quasikristalle bezeichnet wurden.

Wie das Team um Luca Bindi von der Università degli Studi di Firenze und Paul J. Steinhardt von der Princeton University im Fachmagazin "Science" darlegen, haben "solche Quasikristalle Symmetrien, die für periodisch aufgebaute Kristalle eigentlich verboten sind, die fünffache Symmetrie mit eingeschlossen".

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Auch die Eigenschaften der Materialien lässt die Forscher staunen, wenn beispielsweise ihre elektrische Leitfähigkeit einhergehend mit steigender Temperatur zu- statt abnimmt, weswegen sie von besonderem Interesse für die Herstellung elektronischer Bauteile werden können.

Diese sog. Pensrose-Parkettierung kann als zweidimensionale Darstellung der Struktur von Quasikristallen betrachtet werden, zeigt sie doch eine geordnete Symmetrie, ohne dass dabei ein Grundschema periodisch wiederholt werden muss. | Coypright: Inductiveload/Public Domain

Der Fund der "verbotenen" Kristalle könnte zu einer mineralogischen Neuordnung natürlicher Kristalle führen, zu denen dann, neben periodisch strukturierten Salzkristallen oder Metallen, auch rotationssymmetrisch aufgebaute Kristalle hinzugerechnet werden müssten.

Zuvor rätseln die Wissenschaftler und besonders die Kritiker des Fundes jedoch noch über den Ursprung der gefundenen Quasikristalle. Der Grund: Aluminiumverbindungen bilden sich nur schwer durch natürliche Prozesse, da das Element sehr schnell mit Sauerstoff reagiert. Aus diesem Grund wollen die Forscher zum bisherigen Zeitpunkt auch eine synthetische Quelle der entdeckten Mineralien nicht gänzlich ausschließen. So könnte das Material möglicherweise auch ein Produkt von Aluminiumverhüttung sein. Diesem Einwand begegnen die Forscher um Bindi mit dem Hinweis, dass die bisherigen Analysen auf eine natürliche Entstehung der Minerale hindeuten, dennoch wollen die Forscher auch weiterhin für unterschiedliche Erklärungsmöglichkeiten offen bleiben und die Materialien weiterhin untersuchen.

Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / sciencemag.org
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