直至20世纪80年代,人们把固体材料分为两大类,一类是
晶体,其中原子作规则排列;另一类是非晶体,原子混乱排列。
德国科学家在
1850年就总结出
晶体的平移
周期性,即晶体中原子的三维周期排列方式可以概括为14种
空间点阵。受这种平移对称约束、晶体的
旋转对称只能有1、2、3、4、6等5种
旋转轴。这种限制就像生活中不能用正五角形拼块铺满地面一样,晶体中原子排列是不允许出现5次或6次以上的旋转对称性的。
1984年中国、美国、
法国和
以色列等国家的学者几乎同时在淬冷合金中发现了存在有5次对称轴,确证这些
合金相是具有长程定向有序,而没有周期平移有序的一种封闭的正20面体相,并称之为准晶体。以后又陆续发现了具有8次、10次、12次对称的准晶结构。
5次对称性和准晶的发现对传统晶体学产生了强烈的冲击,它为物质
微观结构的研究增添了新的内容,为新材料的发展开拓了新的领域。 2009年7月15日,据美国《科学》杂志在线新闻报道,自从科学家在25年之前首次制造出这
自然界中发现的物质——准晶
种物质以来,他们一直在寻思自然界是否也有能力形成这种物质。为了找到答案,研究人员在那些包含有形成准晶的物质——铝、
铜和铁——的
岩石中展开了搜索。
一个计算机程序最终帮助科学家缩小了范围——他们在一种名为khatyrkite的
岩石中找到了准晶。这一发现也使得准晶被划入了一种真实存在的
矿物质。研究人员《科学》杂志上报告了这一发现。