نوبل شيمی به كاشف شبه بلورها رسيد

ایسنا: جايزه نوبل شيمي سال 2011 روز چهارشنبه به كاشف شبه كريستال‌ها تعلق گرفت كه در سال 1982 به طور بنيادين ديدگاه شيميدانان را به ماده جامد تغيير داد.

برنده اين جايزه، دكتر دانيل شچمن، استاد موسسه فناوري حيفا، دانشيار آزمايشگاه AMES وزارت انرژي آمريكا و استاد علم مواد دانشگاه ايووا است.

وي كه متولد 1941 در تل‌آويو است، تحصيلات دکتري خود را در سال 1972 در موسسه فناوري تکنيون در حيفا به پايان برده و هم‌اکنون استاد برجسته و صاحب کرسي فيليپ‌توبياس در اين موسسه است.

آكادمي ملي سلطنتي علوم سوئد در بيانيه‌ اعلام جايزه نوبل شيمي آورده است: در صبح روز هشت آوريل 1982 يك تصوير متضاد با قوانين طبيعت در ميكروسكوپ الكتروني شچمان ظاهر شد. باورها در ماده جامد بر اين بود كه اتم‌ها با طرح‌هاي متقارن درون بلورها قرار گرفته و به طور دوره‌اي تكرار شده‌اند.

براي دانشمندان اين تكرار براي ساخت يك بلور ضروري بود. برخلاف باورهاي قبلي در مورد جمع شدن اتم‌ها در داخل بلورها در طرح‌هاي متقارن، شچمان نشان داد كه اتم‌ها در يك بلور مي‌توانند در طرحي جمع شوند كه قابل تكرار نيست.

در ادامه اين بيانيه آمده است: اكتشاف شچمان بسيار جنجالي بود. در زمان دفاع وي از يافته‌هاي خود، از اين دانشمند خواسته شد تا گروه تحقيقاتي خود را ترك كند. با اين حال تلاش وي، ديگر دانشمندان را مجبور به تجديدنظر در درك خود از ماهيت اوليه ماده كرد.

اين شبه‌بلورها به دليل ساختار اتمي منحصر به فردشان رساناي بدي براي حرارت و الكتريسيته بوده و سطوح غير چسبناكي دارند. ويژگي هاي انتقال حرارت پايين اين ماده مي‌تواند آن را براي استفاده در مواد دمابرقي كه حرارت را به برق تبديل مي‌كند، مفيد فايده قرار دهد.

ديويد فيليپس، رئيس انجمن سلطنتي شيمي نيز در پيام تبريكي اظهار كرد: شبه بلورها، جنبه جالبي از علم ماده و شيميايي هستند، بلورهايي كه تمام قوانين را براي خود بلورها نيز شكسته‌اند.

در يك بلور معمولي، توضيح محل قرار گرفتن اتم‌ها بسيار ساده است چرا كه آنها حالتي متقارن دارند، اما در شبه بلورها اين تقارن شكسته شده و طرح‌هاي منظم موجود در آنها هرگز تكرار نمي‌شوند.

اين ماده در آلياژها و پوشش‌هاي محافظ كاربرد زيادي دارد.

تصوير شچمان اما نشان داد كه اتم‌ها در بلور وي با طرحي چيده شده بودند كه قابل تكرار نبود. وي براي ساخت شبه بلور ابتدا به سرد كردن سريع فلزات مذاب مانند آلومينيوم و منگنز با ريختن اين تركيب بر روي يك سطح سرد، پرداخت.

وي سپس در زير ميكروسكوپ با طرح منظمي روبرو شد كه از تكرار برخوردار نبود.

دانشمندان براي شبه بلورهاي شچمان توصيفي ارائه كرده‌اند كه از رياضي و هنر سرچشمه گرفته است: نسبت طلايي.

اين عدد پيشتر نظر رياضيدانان را در يونان باستان به خود جلب كرده بود، چرا كه در هندسه نيز گاه و بي‌گاه استفاده مي‌شد. براي مثال در شبه بلورها نسبت فواصل مختلف بين اتم‌ها با معناي طلايي مرتبط است.

الگوهاي شگفت‌انگيز شبه‌بلورها در کاشي‌کاري‌ها و موزاييک‌هاي دوره اسلامي از جمله در مسجد امام اصفهان نيز قابل مشاهده است.

در پي اين كشف شچمان، دانشمندان به ساخت ديگر گونه‌هاي شبه‌بلور در آزمايشگاه دست زده و توانستند شبه‌بلورهاي طبيعي را در نمونه‌هاي معدني يك رود در روسيه شناسايي كنند.

يك شركت سوئدي نيز توانسته شبه‌بلورها را در شكل خاصي از فولاد شناسايي كند كه مانند محافظ از ماده حفاظت مي‌كند.