準結晶とは？
じゅんけっしょう
準結晶とは、結晶のような規則的な構造を持ちながら、通常の結晶には存在しない5回対称性などを示す固体物質のことです。
準結晶（quasicrystal）とは、原子配列が長距離にわたって規則的な秩序を持ちながら、通常の結晶とは異なり並進対称性（格子の繰り返し）を持たない固体物質のことです。代わりに、通常の結晶では原理的に存在できない5回対称性や8回、10回、12回対称性といった非結晶対称性を示します。
1984年、イスラエルの物理学者ダン・シェヒトマンがアルミニウム-マンガン合金の電子回折パターンで5回対称を示すシャープな回折点を発見しました。当初この発見は学界から強く疑われましたが、後に「準結晶」という新しい物質カテゴリとして認められ、シェヒトマンは2011年にノーベル化学賞を受賞しています。
準結晶の構造は、1970年代に数学者ロジャー・ペンローズが考案した「ペンローズタイリング」と深い関係があります。ペンローズタイリングは2種類のひし形を使って平面を埋め尽くすが、決して周期的にはならないという性質を持ちます。
準結晶は以下のような特性を持ちます。
- 硬度が高く摩擦係数が低い
- 電気伝導性が低い
- 表面エネルギーが低く、非粘着性を示す
工業的にはフライパンのコーティングや外科手術用器具などへの応用が研究されています。
使い方・例文
アルミニウム合金の一部には準結晶構造を持つものがあり、その高い硬度と非粘着性を活かして調理器具のコーティング材料として利用が研究されています。
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