От привычных крупинок поваренной соли до сверкающих алмазов — образование кристаллов не всегда следует простому и предсказуемому пути.

Исследователи из Нью-Йоркского университета (NYU) успешно задокументировали это удивительное путешествие от изначально аморфной массы материи к высокоупорядоченным структурам в исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Communications.

В частности, в процессе исследования тайны кристаллизации они случайно обнаружили уникальный тип стержневидного кристалла с полой структурой внутри, ранее не известный, и назвали его «зангенит» в честь аспиранта, открывшего этот кристалл.

Пытаясь раскрыть секреты того, как частицы выстраиваются в идеальные кристаллические решетки, ученым часто бывает трудно напрямую наблюдать за крошечными атомами.

Команда Нью-Йоркского университета применила гениальный метод: создала кристаллы из коллоидных частиц. Эти частицы малы, но достаточно велики, чтобы их можно было подробно рассмотреть под микроскопом. «Преимущество в том, что мы можем отслеживать процесс кристаллизации на уровне отдельных частиц», — сказал профессор химии Стефано Саканна, руководивший экспериментальной частью.

Объединив тщательные эксперименты с тысячами сложных компьютерных симуляций под руководством доцента Глена Хоки, команда раскрыла двухэтапный механизм образования кристаллов.

Вместо того чтобы частицы немедленно заняли фиксированное положение, они обычно сначала слипаются в аморфную «толпу», которая затем подвергается процессу перестройки, образуя окончательную упорядоченную кристаллическую структуру. Именно этот двухэтапный процесс приводит к наблюдаемому разнообразию форм и типов кристаллов.

Проводя эксперименты по отслеживанию этого двухэтапного механизма, аспирант Шихао Цзан случайно обнаружил странный на вид стержнеобразный кристалл.

При более детальном изучении под микроскопом он обнаружил, что кристалл не только имеет отчетливое расположение зерен, но и содержит полые каналы, проходящие по всей его длине, что является весьма необычной особенностью для обычно компактного кристалла.

Проверив базу данных, содержащую более тысячи природных кристаллических структур, и не найдя ни одного совпадения, Занг обратился к компьютерной модели Хоки. Моделирование подтвердило, что это действительно совершенно новая кристаллическая структура.

«Мы были удивлены, поскольку эта структура никогда ранее не наблюдалась», — поделился профессор Саканна.

Новый кристалл получил научное название L3S4, но в ходе лабораторных обсуждений родилось название «зангенит», которое было сохранено в знак признания работы Шихао Цзана.

«Мы использовали коллоидные кристаллы для моделирования реального мира, но неожиданно обнаружили кристалл, которого не существует в природе», — выразил свое удивление Занг.

Открытие зангенита является не только захватывающим научным открытием, но и открывает новые направления. Его уникальная полая структура предполагает потенциальное применение в областях фильтрации, хранения или инкапсуляции других материалов.

Более того, это говорит о том, что может существовать еще множество новых типов кристаллов, ожидающих своего открытия. Более глубокое понимание этого сложного процесса кристаллизации также играет важную роль в разработке и производстве современных материалов в будущем, особенно фотонных материалов, используемых в лазерной технике, оптических кабелях и солнечной энергетике./.

Источник: https://www.vietnamplus.vn/phat-hien-loai-tinh-the-moi-he-lo-tiem-nang-ung-dung-lon-post1036086.vnp