Kvasikide

Kvasikiteet ovat kiinteitä aineita, jotka ovat rakenteeltaan järjestyneitä, mutta jaksottomia.^[1][2] Niissä atomit muodostavat hilan, joka täyttää tilan mutta jolla ei ole siirtosymmetriaa. Kvasikiteitä voidaan pitää kiteisen ja amorfisen aineen välimuotoina. Kiteitä ne muistuttavat siinä, että niissäkin saadaan röntgensäteillä aikaan Braggin diffraktio, mutta toisin kuin kiteissä, niissä ei ole samanlaisena toistuvaa yksikkökoppia.

Atomien sijoittuminen Ag-Al -kvasikiteessä

Elektronien diffraktiomalli ikosaedrirakenteisessa Zn-Mg-Ho-kvasikiteessä

Kvasikiteen kaksiulotteisena vastineena voidaan pitää Penrosen laattoja.

Kvasikiteisiä aineita

Ikosaedraalinen, dodekaedrin muotoinen Ho-Mg-Zn-kvasikide.

Ensimmäinen aine, jonka todettiin muodostavan kvasikiteitä, oli tietyssä suhteessa alumiinia ja mangaania sisältänyt metalliseos.^[2] Sen löysivät Daniel Shechtman, I. Blech, Denis Gratias ja J. Cahn Yhdysvaltojen kansallisen standardoimistoimiston (NBS) laboratoriossa vuonna 1984.^[2] Kvasikiteitä muodostuu, kun jokaista mangaaniatomia kohti on 5 tai 6 alumiiniatomia. Myöhemmin on todettu, että myös esimerkiksi aineet Al₅Li₃Cu ja Al₇₉Cr₅₇Ru₅ muodostavat kvasikiteitä.^[2] Shechtman sai vuonna 2011 kvasi­kiteiden löytämisestä Nobelin kemian­palkinnon.^[3]

Nykyisin kvasikiteisiä aineita on löydetty jo useita satoja. Monet niistä ovat alumiinin seoksia (esimerkiksi Al-Li-Cu, Al-Mn-Si, Al-Ni-Co, Al-Pd-Mn, Al-Cu-Fe, Al-Cu-V), mutta eräät muutkin metalli­seokset kuten Cd-Yb, Ti-Zr-Ni, Zn-Mg-Ho, Zn-Ms-Sc, In-Ag-Yb ja Pd-U-Si voivat muidostaa kvasikiteitä.^[4] Eräät polymeeritkin voivat muodostaa kvasi­kiteitä.

Geometrisesti kvasikiteet voidaan jakaa kahteen perus­tyyppiin.^[5] Ensimmäisen tyypin muodostavat poly­gonaaliset (diedriset) kvasi­kiteet, jotka ovat tietyn akselin suhteen 8-, 10- tai 12-kertaisesti lokaalisesti symmetrisiä. Sen mukaisesti ne jaetaan okta­gonaalisiin, deka­gonaalisiin ja dodeka­gonaalisiin kvasi­kiteisiin. Ne ovat tämän akselin suunnassa jaksollisia, mutta sitä vastaan kohti­suorissa suunnissa jaksottomia. Toisen tyypin muodostavat ikosa­edraaliset kvasikiteet, jotka eivät ole jaksollisia missään suunnassa.