martes, 15 de octubre de 2013

Primer cuasicristal no metálico


Un equipo de investigadores encabezados por Stefan Förster de la Universidad Martin Lutero en Halle-Wittenberg (Alemania) ha descubierto el primer cuasicristal en un óxido. El descubrimiento aparece publicado en Nature.

Sólo se conoce un ejemplo de cuasicristal natural. Fue encontrado en 2009 por el investigador Paul Steinhardt, de la Universidad de Princeton, en las remotas montañas Koryak (en el extremo oriental de Siberia, al noreste de la península de Kamchatka), en una odisea digna de Indiana Jones. El cuasicristal de Steinhardt es una aleación de aluminio, hierro y cobre. Y es que es muy llamativo que todos los cuasicristales conocidos, desde que Dan Shechtman los descubriese a principios de los años ochenta del siglo pasado, sean aleaciones metálicas fabricadas todas, menos la natural, cuidadosamente en el laboratorio. Hasta ahora.

El óxido en cuestión pertenece a la familia de las perovskitas y se trata de un titanato de bario (BaTiO3). Las perovskitas tienen una estructura cristalina lo suficientemente particular como para dar nombre a un grupo (en realidad es ortorrómbico o pseudocúbico; una mezcla de cubos y rombos, para entendernos) pero, eso sí, son manifiestamente cristalinas; es decir, presentan orden a corto y a largo. Son unos materiales muy estudiados por sus aplicaciones en superconductividad o en paneles solares, por ejemplo.

Sin embargo, cuando Förster y sus colegas depositaron una capa fina de titanato de bario sobre una superficie de platino con simetría (1,1,1) que presenta ejes de simetría ternarios (es un sistema cúbico centrado en las caras), encontraron que en la interfase entre la perovskita y el platino aparecía una simetría dodecagonal, una de las llamadas simetrías prohibidas, para un espesor de 0,4 nm. Los datos fueron confirmados por una combinación de técnicas muy potentes: desde microscopía de efecto túnel para el rango corto a difracción de electrones para el largo.

La simetría dodecagonal encontrada

¿Cómo es esto posible?¿Cuál es el mecanismo?¿Ocurre algo parecido en otros materiales?¿Son los cuasicristales más comunes de lo que pensamos y se trata sólo de buscar el par compuesto-sustrato adecuado?¿Qué efecto podrá tener esto en la nanociencia de materiales? El que lo averigüe puede aspirar a publicar donde quiera, incluido Nature.

Referencia:

Förster S., Meinel K., Hammer R., Trautmann M. & Widdra W. (2013). Quasicrystalline structure formation in a classical crystalline thin-film system, Nature, 502 (7470) 215-218. DOI:

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la XXVIII Edición del Carnaval de Química que organiza Flagellum