El Futuro de la Ciencia y de la Tecnolog

Un cristal normal (dejado) tiene patrones que sean translationally sim?tricos, que los medios ellos pueden ser cambiados de puesto y seguir siendo id?nticos. Un quasicrystal (derecho) tiene patrones regulares, pero cuando est? cambiada de puesto, sus patrones no se alinea.

Los cient?ficos de los materiales de Duke University han desarrollado un modelo de la computadora de c?mo una aleaci?n met?lica "quasicrystal" obra rec?procamente con un gas en las varias temperaturas y presiones. Su avance pod?a contribuir a usos m?s amplios de los quasicrystals para extremadamente las piezas de la m?quina de la bajo-friccio'n, tales como rodamientos de bolitas y piezas el resbalar.

Quasicrystals, como cristales normales, consiste en los ?tomos que combinan para formar las estructuras -- tri?ngulos, rect?ngulos, pent?gonos, etc. esa repetici?n en un patr?n. Sin embargo, desemejante de cristales peri?dicos normales, en quasicrystals el patr?n no repite en los intervalos regulares. As? pues, mientras que los patrones at?micos de dos materiales cristalinos que frotan juntos pueden alinearse y moler contra uno otro, causar la fricci?n, materiales del quasicrystalline no produce, y as? poca fricci?n.

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Las aleaciones metalic de Quasicrystalline se utilizan ya en un pu?ado de productos comerciales, incluyendo como capa para algunas cacerolas que fr?en del no-palillo porque combinan las caracter?sticas resistentes del rasgu?o y de la temperatura de un pol?mero tales como Teflon con la caracter?stica de la conducci?n del calor de metales.

Sin embargo, sigue habiendo un obst?culo t?cnico importante a usar los materiales quasicrystal para reducir al m?nimo la fricci?n entre las superficies que resbalan contra una otra, los cient?ficos dichos. Los contaminantes superficiales microsc?picos, tales como gases atmosf?ricos, pueden venir entre las superficies e interferir con la alta lubricidad de los materiales. Los gases forman una capa delgada de mol?culas sobre la superficie de la aleaci?n -- t?picamente en un patr?n cristalino -- que enmascara las caracter?sticas superficiales deseables del quasicrystal subyacente, ?l dijo.

El modelo de la computadora de los investigadores del efecto del gas fijado por adsorcio'n en la aleaci?n quasicrystal del aluminio, del n?quel y del cobalto ser? publicado en una aplicaci?n pr?xima las letras f?sicas de la revisi?n del diario.

"Estamos interesados en quasicrystals porque son rasgu?ar-resistentes y tienen fricci?n muy peque?a," dijimos a Stefano Curtarolo, al autor del plomo del papel y a profesor de la ciencia material en Pratt School de duque de la ingenier?a. "son tan prometedora para resbalar interfaces en m?quinas y los usos donde el potencial para rasgu?ar pudo estar implicado."

Los metales fueron cre?dos para tener solamente estructuras cristalinas peri?dicas hasta 1984, cuando los cient?ficos de los materiales divulgaron el descubrimiento de la primera aleaci?n met?lica con una estructura del quasicrystalline. Desde entonces, los cient?ficos, incluyendo Curtarolo, han intentado explorar las caracter?sticas y los usos de quasicrystals.

El desaf?o Curtarolo, el estudiante graduado Wahyu Setyawan del duque y sus colegas en la direcci?n de la universidad de estado de Penn en su papel es c?mo preservar la caracter?stica de la bajo-superficie-friccio'n de un quasicrystal en la presencia de un gas.

En experimentos anteriores, los colegas Nicola Ferralis del estado de Penn de Curtarolo, Renee D. Diehl, Raluca Trasca y Milton W. Cole hab?an encontrado que cuando el gas del xen?n se expone a su aleaci?n quasicrystal, una sola capa de xen?n primer forma en un patr?n quasicrystal encima de la aleaci?n, pero para el momento en que dos o m?s capas formadas, los ?tomos del xen?n desarrollan una estructura cristalina.

Eligieron experimentar con el xen?n, que no reacciona qu?micamente con la mayor?a de los metales, as? que ?l podr?a considerar la interacci?n f?sica del gas y de la aleaci?n met?lica, sin la complicaci?n de interacciones qu?micas. En los experimentos, el n?mero de las capas formadas por los ?tomos del xen?n var?a con la temperatura y la presi?n experimentales.

"Si usted tiene gas muy peque?o del xen?n, va a seguir la simetr?a aperi?dica del quasicrystal; si usted tiene mucho, va a seguir la estructura peri?dica del xen?n. Este cambio de quasicrystal al cristal peri?dico -- que es lo que deseamos saber alrededor."

Cutarolo y sus colegas modelaron en su simulaci?n de computadora esta transici?n de una sola capa de xen?n con las caracter?sticas del quasicrystalline a las capas m?ltiples con las caracter?sticas cristalinas. La simulaci?n es constante con datos experimentales.

La simulaci?n es accesible en l?nea. En la simulaci?n, la imagen a la izquierda est? de la posici?n media del ?tomo del xen?n, la imagen a la derecha est? del patr?n de difracci?n del electr?n usado para determinar la posici?n de los ?tomos y el gr?fico en el fondo da la densidad del gas del xen?n.

"Este modelo nos dice c?mo puede ser que poder controlar la transici?n y preservar la caracter?stica de la bajo-friccio'n de quasicrystals. Es un paso hacia entender c?mo los quasicrystals obran rec?procamente con los gases en la atm?sfera y c?mo podr?amos utilizarlos eventual en m?quinas verdaderas."