تكنلوجيا اليوم
2025-10-05 11:00:00
النسخة الأصلية ل هذه القصة ظهر في مجلة Quanta.
منذ اكتشافهم في عام 1982 ، فإن المواد الغريبة المعروفة باسم شبه البلورات لديها الفيزياء والكيميائيين. ترتب ذراتهم نفسها إلى سلاسل من الخماسي ، والأشكال الأخرى ، والأشكال الأخرى لتشكيل أنماط لا تكرر أبدًا. يبدو أن هذه الأنماط تتحدى القوانين الفيزيائية والحدس. كيف يمكن للذرات “معرفة” كيفية تكوين ترتيبات غير متكررة دون فهم متقدم للرياضيات؟
قال: “إن البلورات شبه هي واحدة من تلك الأشياء التي كعالم مواد ، عندما تتعرف عليها لأول مرة ، فأنت تحب ،” هذا مجنون “. وينهاو صن، عالم مواد في جامعة ميشيغان.
في الآونة الأخيرة ، على الرغم من ذلك ، قامت مجموعة من النتائج بتقشير بعض أسرارها. في دراسة واحدة، قامت Solar والمتعاونون بتكييف طريقة لدراسة البلورات لتحديد أن بعض البلورات على الأقل مستقرة الديناميكية الحرارية-لن تستقر ذراتها في ترتيب منخفض للطاقة. يساعد هذا الاكتشاف في شرح كيف ولماذا تتشكل البلورات. أ الدراسة الثانية لقد أسفرت عن طريقة جديدة للمهندس شبه البلورات ومراقبتها في عملية التكوين. ومجموعة أبحاث ثالثة لديها سجلت خصائص غير معروفة من قبل هذه المواد غير العادية.
تاريخيا ، كانت البلورات شبه صعبة في إنشاء وتوصيف.
“ليس هناك شك في أن لديهم خصائص مثيرة للاهتمام” ، قال شارون جلوتزر، فيزيائي حسابية ومقره أيضًا في جامعة ميشيغان ولكنه لم يشارك في هذا العمل. “لكن القدرة على جعلها بكميات كبيرة ، لتوسيع نطاقها ، على المستوى الصناعي – (ذلك) لم يشعروا بأنهم غير ممكنين ، لكنني أعتقد أن هذا سيبدأ في إظهار كيفية القيام بذلك بشكل متكرر.”
التماثلات “المحظورة”
ما يقرب من عقد من الزمان قبل الفيزيائي الإسرائيلي دان شختمان اكتشف أول أمثلة من شبه البلورات في المختبر ، فكر الفيزيائي الرياضي البريطاني روجر بينروز في “شبه شبه” – في أقصى ما لا يكرر – من شأنه أن يظهر في هذه المواد.
بينروز مجموعات متطورة من البلاط يمكن أن يغطي ذلك طائرة لا حصر لها بدون فجوات أو تداخل ، في أنماط لا تتكرر ولا يمكنها ، ولا يمكنها التكرار. على عكس الفسيلية المصنوعة من مثلثات ، مستطيلات ، وسداسي – تتناثر عبر اثنين أو ثلاثة أو أربعة أو ستة محاور ، وأي مساحة البلاط في أنماط دورية – تماثل الأغطية “محظور” خمسة أضعاف. تشكل البلاط ترتيبات خماسية ، ومع ذلك لا يمكن للبنتاجون أن يناسبوا بشكل مريح جنبًا إلى جنب لإبلاغ الطائرة. لذلك ، في حين أن البلاط محاذاة على طول خمس محاور وفسيفساء ما لا نهاية ، فإن أقسام مختلفة من النمط تبدو متشابهة فقط ؛ التكرار الدقيق مستحيل. قامت طبقة Penrose شبه الكواسيبرية بغطاء العلمي الأمريكي في عام 1977 ، قبل خمس سنوات من القفز من الرياضيات الخالصة إلى العالم الحقيقي.
