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네브래스카의 모래 언덕을 강타한 격렬한 전기 손가락이 자연에서 거의 발견되지 않는 수정의 구성을 남겼습니다.
섬전암 조각 내부 – 또는 ‘화석화’ 번개‘ – 강력한 전기 볼트가 모래 속으로 이동하여 모래를 융합하여 생성된 과학자들은 한때 불가능하다고 생각되었던 물질의 배열인 준결정을 발견했습니다.
이 발견은 준결정에 대한 이전에 알려지지 않은 형성 경로가 있음을 시사하며 실험실에서 합성을 위한 새로운 길을 열어줍니다.
“현재 조사는 준결정을 생성하기 위한 자연에서 영감을 받은 다른 가능한 메커니즘인 전기 방전을 탐구하도록 설계되었습니다.” 연구팀을 작성하다 이탈리아 플로렌스 대학의 지질학자 루카 빈디(Luca Bindi)가 이끄는 논문에서.
“거의 관찰되지 않는 12중 대칭과 이전에 보고되지 않은 조성을 가진 섬전암에서 준결정의 발견은 이 접근법이 실험실에서도 유망할 수 있음을 나타냅니다.”
보잘 것 없는 식탁용 소금에서 가장 단단한 다이아몬드에 이르기까지 자연에 존재하는 대부분의 결정질 고체는 동일한 패턴을 따릅니다. 원자는 3차원 공간에서 반복되는 격자 구조로 배열됩니다.
이러한 반복되는 원자 구조를 갖지 않는 고체 – 비정질 고체 유리처럼 – 일반적으로 원자 덩어리, 운율이나 이유없이 함께 뭉개진 원자의 뒤죽박죽입니다.
준결정이 규칙을 깨다 – 그들의 원자는 패턴으로 배열되지만 그 패턴은 반복되지 않습니다.
준결정에 대한 아이디어가 1980년대에 처음 등장했을 때, 그 개념은 불가능하다고 생각되었습니다. 고체는 결정질이거나 비정질일 수 있으며, 이 이상한 중간 상태가 아닙니다. 하지만 과학자들은 실제로 두 가지 모두에서 그것들을 발견했습니다. 실험실 설정 그리고 자연에서, 깊은 내부 운석.
그 이후로 과학자들은 자연의 준결정이 극도로 높은 충격, 온도 및 압력이 있는 극한 조건에서만 형성될 수 있다고 결정했습니다.
초고속 운석 충돌은 그러한 설정 중 하나입니다. 사실 오랫동안 그것은 자연에서 발견된 유일한 환경이었고 따라서 아마도 그들이 발생할 수 있는 유일한 장소라고 생각되었습니다.
그런 다음 Bindi와 그의 동료인 Princeton University의 물리학자 Paul Steinhardt는 팀과 함께 준결정을 발견했습니다. [1945년핵폭탄실험중위조. 정확히 ‘자연적인’ 조건은 아니지만 이번 발견은 준결정이 형성될 수 있는 다른 환경이 있을 수 있음을 시사했습니다.
번개는 가장 자연의 강력한 힘극도의 속도로 공격하고 통과하는 공기를 가열할 수 있습니다. 온도의 5배 태양 표면의.
그리고 충분한 위력으로 적소에 땅을 치면 모래를 녹일 수 있고, 섬전석을 남기고 – 땅을 통과한 경로의 ‘화석’.
충격, 온도, 압력 등 모든 요소가 있습니다. 그래서 Bindi, Steinhardt, 그리고 그들의 동료들은 준결정에 대한 섬전암 조사에 착수했습니다.
그들은 풀구라이트 샘플을 샌드힐스 지역 네브래스카주에서 떨어진 전력선 근처에서 회수하여 주사 전자 현미경 그리고 투과 전자 현미경화학 성분 및 결정 구조를 결정합니다.
샘플은 녹은 모래와 전력선에서 녹은 도체 금속의 흔적으로 구성되었습니다. 그 안에서 연구원들은 이전에 보고되지 않은 조성을 가진 12면체(12면체) 준결정을 발견했습니다.72.3시15.6크롬9.7알1.8니0.6.
이 준결정의 원자는 12중 대칭 패턴을 형성했으며, 일반 결정에서는 불가능한 준결정 순서로 배열되었습니다.
섬전석을 생성한 전기의 원인이 번개인지 전력선인지는 확실하지 않습니다. 그러나 그들의 분석에 기초하여 팀은 섬전암을 생성하기 위해 모래가 적어도 섭씨 1,710도(화씨 3,110도)까지 가열되어야 한다고 결정했습니다.
연구원들은 이것이 과학자들이 실험실에서 준결정을 어떻게 만들 수 있는지에 대한 단서를 제공한다고 말합니다. 운석에서 발견된 준결정 충격 합성이 한 가지 방법이 될 수 있다고 제안했습니다. 번개는 새로운 가능성을 제공합니다.
“낙뢰 또는 다운된 전력선에 의해 형성된 12각형 준결정의 발견은 전기 방전 실험이 우리의 합성 방법 무기고에 추가될 또 다른 접근 방식일 수 있음을 시사합니다.” 그들은 종이에 쓴다.
그리고 이번 발견은 지구와 그 너머에서 이전에 간과되었던 준결정 형성 경로를 지적합니다.
“여기에 제시된 결과는 자연 준결정에서 측정된 미량 원소 풍부도와 함께 초기 태양 성운의 전기 방전이 필요한 환원 조건을 설명할 뿐만 아니라 준결정 형성을 촉진하는 핵심 역할을 했을 가능성을 열어줍니다.”
이 연구는 PNAS.
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