Βραβείο Νόμπελ για τους ημικρυστάλλους που «δεν έπρεπε να υπάρχουν»

«Δεν υπάρχουν ημι-κρύσταλλοι, υπάρχουν μόνο ημι-επιστήμονες», τον κορόιδευαν κάποτε κορυφαίοι συνάδελφοί του. Φέτος, όμως, ο Ισραηλινός επιστήμονας Nτάνιελ Σέχτμαν παίρνει την εκδίκησή του κερδίζοντας το Νόμπελ Χημείας. Οι ημικρύσταλλοί του, που φαινόταν κάποτε να παραβιάζουν τους νόμους φύσης, βρίσκουν σήμερα πληθώρα εφαρμογών.

Η ανακάλυψη του Σέχτμαν το 1982 άλλαξε θεμελιωδώς τον τρόπο που βλέπουμε τη στερεά ύλη, επισημαίνει στην απόφασή της η Σουηδική Ακαδημία Επιστημών. Μέχρι τότε, οι επιστήμονες πίστευαν ότι τα άτομα σε όλους τους κρυστάλλους διατάσσονται σε επαναλαμβανόμενα μοτίβα.

Ο Σέχτμαν, όμως, είδε στο ηλεκτρονικό του μικροσκόπιο κρυστάλλους των οποίων η δομή θύμιζε αραβουργήματα, με μοτίβα που είναι μεν συμμετρικά αλλά δεν επαναλαμβάνονται ποτέ.

Στη φύση, αυτοί οι ημικρύσταλλοι παρατηρήθηκαν μόλις το 2009 σε ορυκτά από ένα ποτάμι της Ρωσίας. Όπως διαπιστώθηκε αργότερα, υπάρχουν και σε ένα κράμα ατσαλιού που φημίζεται για την αντοχή του και χρησιμοποιείται μεταξύ άλλων σε νυστέρια και βελόνες της οφθαλμοχειρουργικής.

Οι επιστήμονες πειραματίζονται τώρα με ημικρυσταλλικές αντικολλητικές επιστρώσεις για τηγάνια, ημικρυσταλλικά μονωτικά και φωτοδιόδους, τα γνωστά LED.

«Αισθάνομαι υπέροχα» σχολίασε ο Ντάνιελ Σέχτμαν λίγο μετά την ανακοίνωση του νικητή στη Στοκχόλμη.

Ο ερευνητής γεννήθηκε στο Τελ Αβίβ. Είναι σήμερα 70 ετών και εργάζεται ως καθηγητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Χάιφα.

Απεριοδικά μωσαϊκά: Η χρυσή τομή στη φύση

Η μεγάλη στιγμή ήρθε για τον Σέχτμαν τον Απρίλιο του 1982, όταν εργαζόταν στην Ουάσινγκτον. Ένα πρωί είδε στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο κρυστάλλους με πενταγωνική συμμετρία.

Όλοι οι κρυσταλλογράφοι πίστευαν τότε ότι αυτό ήταν αδύνατο, όπως το να προσπαθείς να φτιάξεις μια μπάλα ποδοσφαίρου που αποτελείται μόνο από εξάγωνα, αντί από έναν συνδυασμό εξαγώνων και πενταγώνων.

Πίστευαν επίσης ότι όλοι οι κρύσταλλοι έχουν περιστροφική συμμετρία -δηλαδή η ατομική δομή τους φαίνεται ίδια από όποια πλευρά κι αν την κοιτάξεις.

«Είπα σε όλους όσους ήταν έτοιμοι να ακούσουν κάτι τέτοιο ότι είχα ένα υλικό με πενταγωνική συμμετρία. Όλοι γέλασαν» θυμάται ο Σέχτμαν.

Όταν τελικά δημοσίευσε την ανακάλυψη το 1984, έγινε αντικείμενο χλευασμού. Ο Λίνους Πόλινγκ, βραβευμένος δύο φορές με το Νόμπελ, τον χλεύαζε χαρακτηρίζοντάς τον «ημι-επιστήμονα».

Η δικαίωση ήρθε τελικά το 1987, όταν Γάλλοι ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν ημικρυστάλλους αρκετά μεγάλους ώστε να μελετηθούν με κρυσταλλογραφία ακτίνων-Χ.

Σήμερα, τα μοτίβα των ημικρυστάλλων ονομάζονται απεριοδικά μωσαϊκά. Μοιάζουν πολύ με τα αραβικά μωσαϊκά, όπως αυτά στην Αλάμπρα, τα οποία είναι μεν κανονικά -υπακούουν σε μαθηματικούς κανόνες- δεν επαναλαμβάνονται όμως ποτέ.

Όταν οι επιστήμονες περιγράφουν αυτά τα απεριοδικά μοτίβα, χρησιμοποιούν μια έννοια γνωστή από τα μαθηματικά και τις τέχνες: τη χρυσή τομή, δηλαδή μια «χρυσή» αναλογία αποστάσεων

Γνωστή για την αρμονία και την ομορφιά της, η χρυσή τομή εμφανίζεται αν κανείς συγκρίνει τις αποστάσεις ανάμεσα στα άτομα των ημικρυστάλλων.

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ