Мавзолей Гунбад-и-Кабуд

Сохранить в закладки
4096
69
Сохранить в закладки

Химик Артем Оганов о патенте Пенроуза, квазикристаллах и связи искусства, математики и химии

Что это: Гунбад-и-Кабуд (мавзолей Голубая башня), построенный турками-сельджуками в 1196–1197 годах на северо-западе Ирана. Внимание ученых привлек причудливый геометрический узор на этой башне.

Чем это интересно для науки: Это самый ранний пример непериодического узора с симметрией пятого порядка и дальним порядком. До недавних пор считалось, что такие узоры придумал в 1974 году великий британский математик Роджер Пенроуз. Прозрение Пенроуза считалось гениальным, ведь впоследствии, в 1982 году, израильским ученым Дэном Шехтманом были открыты квазикристаллы, структура которых описывается мозаиками Пенроуза. Все известные квазикристаллы (а их уже известны сотни) — это сплавы, поначалу синтетические. В 2009 году на Чукотке был найден первый природный квазикристалл, он получил название «икосаэдрит».

Пенроуз запатентовал свою мозаику и в 1997 году выиграл суд у компании Kleenex, которая производила туалетную бумагу с тиснением в виде мозаики Пенроуза. В то время не было широко известно об узорах Голубой башни, иначе вряд ли бы Пенроуз смог запатентовать свои узоры и выиграть суд. Сейчас известно уже довольно много примеров таких квазикристаллических узоров, сделанных в Средние века исламскими художниками.

Квазикристаллы крайне интересны с научной точки зрения. Хотя в 2011 году за открытие квазикристаллов Шехтман получил Нобелевскую премию по химии, поначалу, в 1982 году, ему не поверил почти никто, и ему пришлось годами отстаивать свою работу и бороться за нее. Дело в том, что присущая открытым им квазикристаллам симметрия (содержащая оси пятого, десятого либо восьмого или двенадцатого порядков) математически несовместима с периодичностью, присущей структуре кристаллов. Оказалось, что квазикристаллы имеют высокоупорядоченную структуру, не являющуюся периодичной и содержащую невозможные в периодических кристаллах элементы симметрии. Простейшая модель структуры квазикристаллов — мозаика Пенроуза. Интересно, что до сих пор непонятно, как квазикристаллы растут. Более точные модели представляют квазикристаллы как трехмерные сечения многомерных (4–6-мерных) периодических кристаллов, но до сих пор не выполнено ни одного надежного определения структуры квазикристаллов.

Зачем мне это знать: История Голубой башни, мозаик Пенроуза и квазикристаллов показывает неожиданную и тесную связь искусства, математики и химии. Эта история также показывает, что в современной науке очень много нерешенных фундаментальных задач.

5, 7 и 9 сентября в Академии ПостНауки состоится курс Артема Оганова «Кристаллография: дизайн новых материалов». Зарегистрироваться на курс — https://postnauka.ru/academy/oganov-course

Над материалом работали

Читайте также

Внеси свой вклад в дело просвещения!
visa
master-card
illustration