Нобелевская премия по химии-2011 присуждена израильскому учёному Дэниелю Шехтману (Израильский институт технологий) за открытие квазикристаллов.

Своё открытие Дэниель Шехтман сделал в 1982 году, когда заглянул в электронный микроскоп, изучая сплав алюминия с марганцем, и увидел удивительную картину его атомного строения, которая не соотносилась с классическими представлениями о кристаллической структуре. Дифракционная картина структуры сплава говорила о том, что перед ним кристалл с необычной симметрией. Более того, вращение кристалла показало, что эта симметрия пятого порядка, то есть кристалл совпадает сам с собою при повороте вокруг оси симметрии на 360/5 = 72 градуса, что противоречило законам природы. Другим отличительным свойством необычной кристаллической структуры было отсутствие в ней дальнего порядка, то есть она не воспроизводила сама себя со строгой периодичностью, что никак не укладывалось в научные представления о кристалле.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Неудивительно, что такие сенсационные результаты не были восприняты коллегами учёного – Дэниеля Шехтмана изгнали из лаборатории Американского национального института стандартов и технологии (NIST), а его статья, направленная в Journal of Applied Physics, не была принята к публикации. Лишь после воспроизведения экспериментов Шехтмана совместно с другими учёными – известными авторитетами в области кристаллографии, новая статья с соавторами была принята и вышла в журнале Physical Review Letters. В это же самое время и другие учёные-кристаллографы по всему миру начали наблюдать похожие дифракционные картины для других материалов.

За экспериментами кристаллографов последовало математическое описание атомной структуры квазикристалла – так была названа новая структура.

В 1992 г. Международный Союз кристаллографии изменил определение самого понятия «кристалл», которое, благодаря Шехтману, стало более широким, и включало поправку на возможные будущие открытия новых видов кристаллов.

За прошедшие годы открыто много квазикристаллических сплавов, причём не только с симметрией пятого, но и восьмого, десятого и двенадцатого порядков. Эти сплавы проявляют свойства, порою сильно отличающиеся от металлических. Например, их электрическое сопротивление с ростом температуры падает, а не растёт, они обладают низкой теплопроводностью. А отсутствие периодичности замедляет движение дислокаций (линейных дефектов кристалла), что повышает прочностные характеристики материала. Это свойство уже используют для разработки лёгких и прочных сплавов для авиации.