على أشباه البلورات والنسبة الذهبية

تصف جائزة نوبل الممنوحة للبروفيسور داني شيختمان من التخنيون فسيفساء الطبيعة

قررت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم منح جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2011 للباحث الإسرائيلي دانيال شيختمان (ويكيبيديا) (Daniel Shechtman) من التخنيون لاكتشافه البلورات شبه الدورية أو شبه البلورات.

فسيفساء مذهلة من الذرات

في أشباه البلورات (المصطلح في ويكيبيديا)، نجد الفسيفساء الرائعة الموجودة في عالم الفن العربي يتم إعادة إنتاجها مرارًا وتكرارًا على المستوى الذري: أنماط منتظمة لا تتكرر أبدًا. ومع ذلك، فإن التكوين الموجود في أشباه البلورات كان يعتبر مستحيلًا، وكان على دان شيختمان أن يخوض معركة شرسة ضد العلم الموجود. لقد غيرت جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2011 المفهوم الكيميائي للمادة الصلبة بشكل جذري.

في صباح يوم 1982 أبريل XNUMX، ظهرت في المجهر الإلكتروني لدان شيختمان صورة تتعارض تمامًا مع قوانين الطبيعة. في أي مادة صلبة، يعتقد الباحثون أن الذرات تكون معبأة داخل البلورات في أنماط متناظرة تكرر نفسها دوريًا مرارًا وتكرارًا. بالنسبة للعلماء، كان التكرار عاملاً ضروريًا للحصول على البلورة.

ومع ذلك، أظهرت الصورة التي حصل عليها شيختمان أن الذرات الموجودة في بلورته كانت معبأة بنمط غير متكرر. كان مثل هذا النمط يعتبر مستحيلا مثل بناء كرة القدم باستخدام مضلعات ذات ستة زوايا فقط، عندما تتطلب الكرة استخدام كل من الأشكال الخماسية والسداسية لهذا الغرض. كان اكتشاف شيختمان مثيرًا للجدل للغاية. وفي سياق تحديد النتائج التي توصل إليها، طُلب منه مغادرة مجموعته البحثية. ومع ذلك، فإن كفاحه المستمر أجبر العلماء في النهاية على إعادة النظر في تصورهم للطبيعة الأساسية للمادة.

وقد ساعدت الفسيفساء غير الدورية، مثل تلك التي شوهدت في الفسيفساء الإسلامية في العصور الوسطى في قصر الحمراء في إسبانيا والقصور الأخرى في إيران، العلماء على فهم أن أشباه البلورات متشابهة على المستوى الذري. في هذه الفسيفساء، مثل شبه البلورات، تكون الأنماط منتظمة - فهي تتوافق مع قوانين الرياضيات - ولكنها لا تكرر نفسها أبدًا.

عندما يصف العلماء أشباه بلورات شيختمان، فإنهم يستخدمون مفهومًا مشتقًا من الرياضيات والفن: النسبة الذهبية (المصطلح في ويكيبيديا). وكان هذا الرقم بالفعل موضع اهتمام علماء الرياضيات في اليونان القديمة، لأنه يظهر على نطاق واسع في الهندسة. ففي أشباه البلورات، على سبيل المثال، تشير النسبة بين المسافات المختلفة بين الذرات إلى الوسط الذهبي.

وبعد اكتشاف شيختمان، تمكن علماء آخرون من إنتاج أنواع مختلفة من أشباه البلورات في المختبر واكتشفوا أيضًا أن أشباه البلورات الطبيعية تظهر في عينات معدنية من نهر روسي. كما عثرت شركة سويدية على أشباه بلورات في شكل معين من الفولاذ، تعمل هذه البلورات على تلدين المادة بشكل مشابه للدروع. واليوم، يجري العلماء تجارب باستخدام أشباه البلورات في منتجات مختلفة مثل المقالي ومحركات الديزل.

فاز البروفيسور داني شيختمان من التخنيون بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2011

اكتشاف أشباه البلورات من قبل البروفيسور داني شيختمان له آثار على الكيمياء والفيزياء وهندسة المواد وحتى الفن