Nobel de Química para el descubridor de las cuasicristales
Escrito por Redacción Matematicalia   
domingo, 09 de octubre de 2011
Image EL PREMIO NOBEL DE QUÍMICA HA SIDO CONCEDIDO A DANIEL SHECHTMAN (ISRAEL INSTITUTE OF TECHNOLOGY) POR EL DESCUBRIMIENTO DE LOS CUASICRISTALES. La teoría matemática de teselaciones aperiódicas se aplica al estudio de estas estructuras.

Un cuasicristal es una aleación metálica, donde la disposición de los átomos es regular, como en un cristal, pero aperiódica. Mientras que los cristales, de acuerdo al clásico teorema de restricción cristalográfica, pueden poseer solo simetrías rotacionales de órdenes 2, 3, 4, y 6, el patrón de difracción de Bragg de los cuasicristales muestra otros órdenes de simetría, como por ejemplo de orden 5.

Las teselaciones aperiódicas fueron descubiertas por matemáticos en los inicios de los años 1960, y unos veinte años después se descubrió que se aplicaban al estudio de los cuasicristales.

En 1984, D. Schechtman y sus colaboradores descubrieron -experimentalmente, enfriando a gran velocidad una aleación de 86% de aluminio y 14% de manganeso- un patrón de difracción icosaédrico, presentando una simetría de orden cinco prohibida por la cristalografía geométrica: es el primer ejemplo de cuasicristal.

A partir de este descubrimiento, los cuasicristales son el objeto de estudios en numerosos dominios científicos. En los dos extremos del espectro, encontramos:

  • por un lado, el análisis experimental de sus propiedades físicas: baja conductividad eléctrica, bajos coeficientes de fricción, alta resistencia térmica y eléctrica y gran rigidez. Los cuasicristales se utilizan industrialmente como revestimientos de superficies, como sartenes, en las que se sustituye el revestimiento clásico de Teflon por el Cristome, una capa de polvo de cuasicristal compuesto de aluminio, cobre y hierro. Estas nuevas sartenes tienen un gran poder antiadherente y son ultraresistentes: tienen una garantía de veinte años, frente a los dos años de duración de las clásicas;
  • por otro lado, su modelización matemática: la teoría de teselaciones aperiódicas. Para estudiar estos espacios, se utilizan métodos de teoría ergódica y sistemas dinámicos. Aunque esta aproximación clásica tiene sus límites, y los mosaicos proporcionan ejemplos concretos de espacios no conmutativos.

Más información:

  • Comunicado de Prensa Nobelprize.org [5 de octubre de 2011]
  • Crystals of golden proportions, Nobelprize.org [pdf]
  • The discovery of quasicrystals, Nobelprize.org [pdf]
  • D. Schechtman, I. Blech, D. Gratias y J.W. Cahn, Metallic phase with long-range orientational order and no translational symmetry, Physical Review Letters 53 (20), 1984 [pdf]