11 февраля в информационном центре по атомной энергии города Владимира в рамках регионального проекта «Профессиональный ориентир» прошло очередное занятие лектория «Современная картина мира». Лекцию «Квазикристаллы» для старшеклассников из школы № 2 города Владимира прочел преподаватель Владимирского государственного университета имени А. Г. и Н. Г. Столетовых, заведующий кафедрой общей и теоретической физики, доктор физико-математических наук Андрей Владимирович Малеев.

Информационный центр по атомной энергии в сотрудничестве с кафедрой общей и теоретической физики ВлГУ регулярно организует лектории для старшеклассников, а также встречи с интересными людьми нашего города.

История открытия квазикристаллов — это одновременно история настойчивости и веры в себя. Впервые квазикристаллы наблюдались физиком и химиком Данoм Шехтманом в экспериментах по дифракции электронов на быстроохлаждённом сплаве алюминия и марганца (А1_0,86Мn_0,14), проведенных 8 апреля 1984 года. Статья Шехтмана не была принята к печати дважды и в сокращённом виде была в конце концов опубликована в соавторстве с привлечёнными им известными специалистами И. Блехом, Д. Гратиасом и Дж. Каном. Его усилия были оценены по достоинству — в 2011 году Дану Шехтману была присуждена Нобелевская премия по химии за открытие квазикристаллов.

Так что же представляют собой квазикристаллы? Их структура упорядочена, как и у кристаллов, но в отличие от них, не периодична. Для создания более полного представления о природе строения квазикристаллов Андрей Владимирович привел в пример слушателям рисунки Эшера — голландского художника, увлекавшегося математикой. Его картины представляют собой симметрично расположенные образы живых существ, сливающиеся в причудливые узоры. Также наглядным примером квазикристалла в двухмерном пространстве может служить мозаика Пенроуза. Еще в конце 70-х годов ХХ столетия физик-теоретик из Оксфордского университета Роджер Пенроуз разработал метод заполнения бесконечной плоскости без пустот и перекрытий фигурами всего двух видов, которые были названы мозаиками Пенроуза.

Самая важная область применения квазикристаллов — производство различных покрытий. Их уже используют в Японии и Швеции для изготовления лезвий и хирургических инструментов, особенно в глазной хирургии. Будущие перспективы очень широки; в частности, материалы с такими свойствами нужны в авиационной промышленности. Кроме того, как отметил Андрей Владимирович, низкая теплопроводность и электропроводность квазикристаллов открывает возможности их использования для создания термоэлектрических материалов, конвертирующих тепловую энергию в электрическую. Это поможет утилизировать бросовое тепло, например, в автомобилях.

Ранее считалось, что в природе квазикристаллов не существует. Но в 2009 году на Дальнем Востоке ученые обнаружили первый природный квазикристалл в редком минерале хатырките. Во фрагментах пород, собранных на Корякском нагорье, естественные квазикристаллы достигали размеров до 200 микрон. Они состоят из атомов железа, меди и алюминия и имеют сложную структуру, с несколькими (до шести штук) осями пятого порядка.

Директор центра Илья Константинович Житков, подводя итоги лекции, отметил: «Очень важно, что в вас есть интерес к науке. Именно с интереса, с обыкновенного любопытства начинается изобретение: человеку хочется понять, как все устроено, и создать что-то новое. Надеюсь, что эта лекция станет для вас очередным шагом к большой науке, а значит, к вашему будущему».

Региональный проект «Профессиональный ориентир» реализуется в информационном центре по атомной энергии с 2012 года. Цель проекта — повышение интереса школьников и молодежи к естественнонаучным дисциплинам и профессиям атомной отрасли.