Nobel z chemii za odkrycie kwazikryształów

Shechtman otrzyma nagrodę w wysokości 10 mln koron szwedzkich, czyli ok. 1,5 mln dolarów. 70-letni naukowiec pracuje w Izraelskim Instytucie Technologicznym (Technion - Israel Institute of Technology) w Hajfie.

Laureat jako pierwszy zaobserwował kryształy, w których występują regularne koncentryczne kręgi, składające się z dziesięciu elementów. To zjawisko przeczyło przyjętym prawom krystalografii, mówiącym, że kryształy mogą powstawać z takich układów, ale składających się maksymalnie z sześciu elementów. Np. w krysztale składającym się ze struktur czteroelementowych każdy atom jest otoczony zawsze czterema innymi atomami, nawet jeśli ogląda się całość pod różnymi kątami. Niemożliwe jest uzyskanie tak regularnej struktury, złożonej z układów zawierających siedem lub więcej elementów.

Noblista zaobserwował pod mikroskopem elektronowym nieznaną wcześniej strukturę skrystalizowanego metalu, będącego stopem aluminium i manganu. Stało się to w kwietniu 1982 r. "Niemal wszystkie ciała stałe, od lodu do złota, składają się z uporządkowanych kryształów. Niemniej obraz dyfrakcji z dziesięcioma jasnymi kropkami, ułożonymi w okręgi był czymś, czego (Shechtman - PAP) nigdy wcześniej nie widział, mimo swojego rozległego doświadczenia w wykorzystaniu mikroskopów elektronowych. Ponadto tego typu kryształów nie uwzględniały międzynarodowe tablice krystalograficzne (International Tables for Crystallography). (...) W owym czasie środowisko naukowe uznawało po prostu, że wzór z dziesięcioma kropkami położonymi na okręgach nie może istnieć" - napisano w komunikacie prasowym Komitetu Noblowskiego.

Odkrycie Shechtmana początkowo nie znalazło akceptacji w środowisku krystalografów. "Niektórzy koledzy posunęli się nawet do wyśmiewania go" - przypomniał Komitet Noblowski. Shechtmanowi zarzucano m.in. błąd metodyczny, twierdząc, że zaobserwowana przez niego struktura nie stanowi jednolitego ciała stałego, ale jest obrazem powstałym z nałożenia się na siebie dwóch różnych kryształów. Później jednak inni naukowcy powtórzyli eksperymenty Shechtmana i okazało się, że podobne struktury rzeczywiście istnieją. Przez długi czas nie udawało się jednak wyjaśnić, jak to możliwe. Pomogła matematyka i arabska sztuka.

Jedno z wyjaśnień regularności struktury wzięło się z badań matematyków nad arabskimi mozaikami. Wzory na dziełach sztuki, wykonanych tą techniką, nie powtarzają się, chociaż są wykonane z niewielkiej liczby różnych elementów. Arabscy artyści potrafili wykonywać takie mozaiki już w XIII wieku. Różnorodne wzory, wykonane z użyciem zaledwie pięciu różnych kafelków zdobią ściany pałacu Alhambra w Hiszpanii oraz portale i skarbce w świątyni Darb-i Imam w Iranie. Współcześni naukowcy próbowali znaleźć matematyczne reguły, które na to pozwalają.

pap, ps