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Il Quasicristallo Laureato
Dan Shechtman , il professore di ingegneria dei materiali Philip Tobias presso l'Haifa Technion Israel Institute of Technology, ha ricevuto la scorsa settimana il premio Nobel per la chimica 2011 per la sua scoperta dei quasicristalli, una forma di materia con una struttura atomica che in precedenza si pensava impossibile.
Nel 1982, Shechtman scoprì una nuova struttura atomica studiando una miscela di alluminio e manganese raffreddata rapidamente. A differenza di un normale cristallo, che ha una struttura ordinata e ripetitiva, questo materiale conteneva uno schema che non si ripeteva mai. Da allora sono stati scoperti molti altri tipi di quasicristalli.
Nel 1992, l'Unione Internazionale di Cristallografia ha cambiato la definizione ufficiale del cristallo per incorporare la scoperta di Shechtman.
BAMBINI : Ci sono opportunità di inventare nuovi tipi di materiali grazie ai quasicristalli?
Shechtman: C'è sempre qualcosa di nuovo nei quasicristalli. Ci sono così tante persone che ci lavorano in tutto il mondo, quindi ogni mese ci sono nuovi sviluppi. Se usi un materiale per un'applicazione, hai bisogno di una proprietà speciale che sia migliore di altri materiali, altrimenti perché usare questo materiale? I materiali quasi periodici hanno alcune proprietà uniche, come proprietà elettriche, proprietà ottiche, durezza e proprietà antiaderenti. La direzione della luce attraverso questo materiale è diversa. Elettricamente, si comportano in un modo molto particolare a seconda della temperatura. Alcune di queste proprietà sono state utilizzate.
Qual è stato il primo prodotto basato sui quasicristalli?
La prima applicazione è stata il rivestimento antiaderente su padelle e utensili da cucina. Se cucini sui quasicristalli, la tua frittata non si attaccherà, come il teflon. Ma a differenza del Teflon, se usi un coltello nella padella [quasicristallo], rovinerai il coltello. Quando hai Teflon e usi un coltello, rovini il Teflon. Il teflon rovinato non è salutare. Ho una padella rivestita al plasma con quasicristalli e funziona bene. È stato realizzato da una società francese, Sitram. Hanno chiuso la linea di produzione perché avevano qualche problema nella reazione del rivestimento con il sale. Se le persone cucinano con molto sale, incideranno il rivestimento quasi cristallino. Alla gente non è piaciuto, quindi non hanno continuato.
La citazione del Nobel dice che i quasicristalli sono fragili ma possono rinforzare l'acciaio come un'armatura. Quali sono le applicazioni pratiche?
Sandvik, un'azienda in Svezia, produce un acciaio inossidabile indurito per precipitazione che ha proprietà interessanti. L'acciaio è rinforzato da piccole particelle quasicristalline e non si corrode. È un acciaio estremamente resistente. Viene utilizzato per tutto ciò che tocca la pelle, ad esempio lame di rasoio o strumenti chirurgici. Quando un materiale si deforma in modo tale da non tornare indietro, nella maggior parte dei casi, la deformazione è dovuta a un processo chiamato scivolamento della dislocazione. Ci sono difetti nel materiale che causano dislocazioni. Se sono liberi di muoversi, è facile piegare il materiale. Ma se qualcosa li ferma, allora è più difficile e il materiale è più duro e più forte. Queste piccole particelle quasicristalline impediscono il movimento di dislocazione nel materiale.
La citazione afferma anche che i quasicristalli vengono utilizzati per sviluppare isolamento termico, LED, motori diesel e nuovi materiali che convertono il calore in elettricità. Quali nuove applicazioni ritieni siano più promettenti ?
Poiché alcuni di questi materiali hanno un basso coefficiente di attrito, hanno proprietà antiaderenti e sono anche duri, immagina cosa accadrebbe se producessi polvere quasicristallina in minuscole palline mediante un processo di solidificazione rapido, un processo di atomizzazione del gas, quindi puoi incorporare le polveri fini in plastica. Poiché queste particelle sono forti e possono resistere all'attrito e all'usura, puoi realizzare ingranaggi con questa plastica e gli ingranaggi non si corrodono a causa di queste particelle incorporate. È come una protezione dall'erosione. Questo può servire in ventilatori e ventilatori con ingranaggi in plastica. Inoltre, la conduttività termica di alcuni di questi quasicristalli è molto scarsa. È quasi un isolante. Quindi puoi rivestire con esso e isolerà contro il trasferimento di calore.
L'icosaedrite, un minerale quasicristallino presente in natura, è stata identificata in un campione del fiume Khatyrka a Chukhotka, in Russia. Sarà utile?
Questa è una scoperta importante, perché è la prima trovata in natura, ma non ci sono applicazioni pratiche. Ci sono molti, molti metalli, ma se pensi che tutti i metalli possano essere usati per qualcosa di utile, ripensaci. Guarda i materiali da costruzione. Abbiamo l'acciaio, che è a base di ferro, abbiamo leghe di alluminio, leghe di magnesio, leghe a base di titanio, leghe a base di nichel, leghe di rame, e questo è tutto, se non ho dimenticato nulla. Cosa fanno tutti gli altri metalli? Quali sono le applicazioni dell'itterbio? Quali sono le applicazioni di tutti gli altri metalli? Quindi avere una domanda per un materiale non è banale.