Físicos acaban de descubrir un ultra-raro «quasicrystal» o cuasicristales, en un pedazo de meteorito ruso, y es sólo la tercera vez que hemos visto uno de estos materiales extraños en la naturaleza.

Originados en el espacio exterior, estos cristales no son sólo increíbles por su rareza: su estructura atómica es muy peculiar, y durante décadas su existencia fue descartada como «imposible».

Este nuevo espécimen de cuasicristal fue encontrado por un equipo dirigido por el geólogo Luca Bindi de la Universidad de Florencia en Italia.

Mientras examinaban un pequeño grano de meteorito que impactó en la región de Khatyrka del lejano oriente ruso, hace cinco años, identificaron un trozo de cuasicristal en el interior, de unos pocos micrometros de ancho.

Este es el tercer quasicrystal encontrado en los granos de este meteorito particular hasta ahora, lo que sugiere que podría haber más por ahí, y con estructuras aún más extrañas.

«Lo que es alentador es que ya hemos encontrado tres tipos diferentes de cuasicristales en el mismo meteorito, y el más reciente tiene una composición química nunca vista en un cuasicristal», dijo uno de los miembros del equipo, Paul Steinhardt de la Universidad de Princeton, para Motherboard.

«Eso sugiere que hay más por ser encontrados, tal vez más cuasicristales que no sabíamos que eran posibles antes».

Si te estás preguntando qué es un cuasicristal, consisten en una estructura atómica totalmente única que combina básicamente las propiedades simétricas de un cristal y el caos de un sólido amorfo.

Los cristales regulares, como los copos de nieve, los diamantes y la sal de mesa, están formados por átomos dispuestos en simetría casi perfecta.

Los policristales, incluyendo la mayoría de los metales, las rocas y el hielo, tienen estructuras más aleatorias y desordenadas, al igual que los sólidos amorfos, como el vidrio, la cera y muchos plásticos.

En 1982, el químico israelí Daniel Shechtman propuso que podría existir otro tipo de estructura atómica en la naturaleza, una forma extraña, semi-ordenada de la materia, con una estructura atómica que no muestra patrones repetitivos dondequiera que mires.

Cuando encontró algo en una muestra de material sintético que creó en el laboratorio dijo: «Eyn chaya kao», que traduce a «No puede haber tal criatura», en hebreo.

Shechtman fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 2011 por su descubrimiento, pero no sin haber sido literalmente ridiculizado por sus compañeros por décadas por atreverse a sugerir algo tan absurdo como una estructura semiordenada.

La razón por la cual los cuasicristales son tan improbables es que durante casi dos siglos, la perfecta simetría en las estructuras atómicas se creía que seguía un conjunto muy estricto de reglas.

Antes de que se confirmara la existencia de los cuasicristales, los científicos supusieron que para que una estructura creciera con una estructura repetitiva y simétrica, podría exhibir uno de los cuatro tipos de simetría de rotación: dos, tres, cuatro o seis veces.

Los cuasicristales rompieron esta regla, porque tienen una estructura cristalina con simetría rotatoria de cinco veces.

Como Pat Theil, científico senior del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de los Estados Unidos, explicó a PBS, si desea cubrir el piso de su baño con azulejos perfectamente teselados, solo pueden ser rectángulos, triángulos, cuadrados o hexágonos. Cualquier otra forma simple no funcionará, porque dejará un hueco.

Los cuasicristales son como los azulejos pentagonales – no pueden ser teselados como los cuadrados o los triángulos, pero otras formas atómicas se mueven dentro de ellos para llenar los espacios, como puede ver en la siguiente imagen:

Crédito: J.W. Evans, Ames Laboratory, US Department of Energy

También se puede ver un ejemplo de esto en la primera imagen de este artículo.

Y a continuación una imagen real del recién descubierto cuasicristal con simetría de cinco veces:

Crédito: Paul Steinhardt

Mientras que los cuasicristales parecen ser increíblemente raros en la naturaleza – o en la Tierra, al menos – en realidad son realmente fáciles de hacer en el laboratorio, y cuasicristales sintéticos se están construyendo en todo, desde sartenes hasta en luces LED.

Cuando los investigadores examinaron la composición del nuevo cuasicristal, confirmaron que estaba hecho de una combinación de aluminio, cobre y átomos de hierro, todos dispuestos como el patrón basado en pentágono en una pelota de fútbol.

Esta es la primera vez que esta composición en particular ha sido encontrada en la naturaleza, lo que sugiere que todavía estamos en la cúspide de entender esta forma extraña de la materia.

La investigación ha sido descrita en Scientific Reports.