El impacto de un rayo en una línea de alta tensión, que causó la caída de un cable al suelo, generó una descarga eléctrica accidental que fusionó unos granos de arena en una duna de Nebraska (Estados Unidos) y formó un cuasicristal inédito de forma natural en la Tierra. Pero, ¿Qué son los cuasicristales? ¿Cuáles son sus propiedades y aplicaciones?. En el presenta artículo introducimos este tema junto a la noticia que ha recorrido el mundo hace unos días.
Artículo patrocinado por Dinnteco Spain
Los cuasicristales son estructuras cristalinas que tienen propiedades únicas debido a su ordenamiento atómico atípico. A diferencia de los cristales normales, los cuasicristales no tienen una estructura regular y repetitiva, lo que les permite tener propiedades mecánicas y térmicas superiores.
El descubrimiento de estas estructuras denominadas cuiasicristales fue realizado por el Dr. Dan Shechtman en la década de 1980, galardonado con el premio Nobel de Química en el año 2011 por este hecho. Dan Shechtman demostró que esta forma de materia es cristalina pero es diferente de los cristales comunes ya que violan algunos principios formulados por la ciencia moderna de la cristalografía.
2. Estructura del Cuasicristal
Si queremos llenar un espacio bidimensional, por ejemplo una hoja, si empleamos cuadrados, es fácil lograrlo y el resultado es un arreglo ordenado y periódico de cuadrados, como se ve en la imagen (a). Lo mismo es posible con triángulos (b) y hexágonos (c), los cuales tienen una simetría de tercer y sexto orden, respectivamente. En estos tres supuestas estructuras, el espacio se llena completamente.
Partición de un espacio bidimensional con elementos de sexto orden de simetría
Para que un poliedro regular pueda tener un arreglo ordenado y periódico, su ángulo interior debe ser un factor de 360 grados. Los pentágonos regulares, sin embargo, no cumplen con esta condición ya que tienen un ángulo interior de 108 grados.
Los cristales se consideraban como estructuras periódicas, lo que significa que solo podían tener simetría de rotación de 2, 3, 4 y 6. Sin embargo, no se había considerado la posibilidad de llenar el espacio tridimensional con arreglos aperiódicos como en la imagen (1), de manera similar a como se ocupa el espacio bidimensional con arreglos como el de la imagen (2), el cual es conocido desde hace mucho tiempo y incluso se utiliza en decoración cerámica de suelos.
3. Aplicaciones de los Cuasicristales
- Bajo coeficiente de fricción
- Alta Dureza
- Alta fragilidad
- Alta resistencia a la corrosión
- Superplasticidad a altas temperaturas
- Baja conductividad térmica
- Propiedades magnéticas únicas
- Aleación NanoflexTM de Sandvik Steel contiene cuasicristales que le otorgan gran dureza y resistencia.
- Akihisa Inoue y colaboradores han desarrollado técnicas que aprovechan las características de cuasicristales para obtener aleaciones de aluminio muy duras, aproximadamente tres veces más fuertes que las aleaciones convencionales de aluminio de alta dureza.
4. El impacto de un Rayo genera un cuasicristal inédito en la Tierra
La descarga eléctrica generó temperaturas extremadamente altas (>1.710 °C) que resultaron en la formación de una fulgurita, un tubo de arena fundida y derretida junto con restos de metal conductor fundido de la línea eléctrica. Dentro de la fulgurita, se encontró un «cuasicristal dodecagonal« compuesto por capas atómicas igualmente espaciadas, cada una con una simetría de 12 veces y un orden cuasicristalino que es imposible para los cristales ordinarios.
El primer cuasicristal fabricado por el hombre fue producido el 16 de julio de 1945, durante la detonación de la primera bomba atómica, en el Campo de Misiles de Arenas Blancas, en Alamogordo (Nuevo México, Estados Unidos). Esta explosión liberó una energía equivalente a 19 kilotones (19.000 toneladas de TNT) y dejó un cráter en el suelo desértico de 3 metros de profundidad y 330 metros de diámetro.
de la prueba Trinity el 16 de julio de 1945
5. Dinnteco Spain
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A diferencia de los pararrayos convencionales, el sistema de protección de Dinnteco, es el único capaz de prevenir el impacto directo del rayo y minimizar sus efectos indirectos.
Este sistema innovador cumple una doble función:
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6.Bibliografía
- The Nobel Prize in Chemistry 2011 en la página web oficial de la Fundación Nobel. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2011/
- Los cuasicristales: un premio Nobel a la perseverancia https://revistas.pucp.edu.pe/index.php/quimica/article/view/4608/4585
- La vanguardia https://www.lavanguardia.com/natural/20230104/8667458/descarga-electrica-iniciada-rayo-creo-material-cuasicristalino-inedito-tierra.html
- El periódico de la energía https://elperiodicodelaenergia.com/un-rayo-cae-sobre-un-tendido-electrico-y-crea-un-nuevo-material/
- Manufacturing Process for Aluminum Alloys.https://www.techbriefs.com/
- Cuasicristales https://cuadrivio.net/ciencias/cuasicristales/
Autor: Roberto García Soutullo
La naturaleza es impredecible y caprichosa, solo nos vemos obligados a emular la.
Me interesó el artículo, como docente me resulta útil.
Muchas gracias.