Il campione di fulgurite descritto nello studio. Il nuovo quasicristallo è stato individuato nella parte metallica al centro. Credit: Università di Firenze.
Un gruppo di scienziati ha trovato un minerale molto raro, chiamato quasicristallo dodecagonale, che probabilmente si è formato quando un fulmine è caduto vicino a un cavo ad alta tensione caduto in una regione sabbiosa degli Stati Uniti. La scoperta è sorprendente, perché finora gli esperti dubitavano che queste strutture potessero formarsi sulla Terra in condizioni naturali. I quasicristalli sono costituiti da atomi disposti in modo ordinato, ma senza la ripetizione periodica di una semplice forma geometrica che si trova nei normali cristalli. Si formano solo in condizioni di temperatura e pressione estreme. Grazie alla loro struttura, hanno proprietà magnetiche ed elettriche che non si trovano né nei cristalli né nei solidi amorfi e potrebbero rivelarsi utili per molte applicazioni.
La roccia è stata trovata nel 2008 a Sand Hills, in Nebraska, dopo una tempesta e vicino a una linea elettrica aerea caduta al suolo. Contiene un minerale chiamato fulgurite, un tubo di sabbia fuso con tracce di metallo conduttore che si trovava nella linea elettrica.
Luca Bindi dell'Università di Firenze studia i quasicristalli dal 2009. Sospettava che le fulguriti, che spesso si formano quando i fulmini colpiscono i terreni sabbiosi, potessero ospitare dei quasicristalli. "Ho iniziato a chiedere a colleghi di tutto il mondo di inviarmi campioni di fulguriti di diversa origine", spiega, "e uno di questi conteneva il quasicristallo descritto in questo studio".
Il campione è stato studiato con una combinazione di metodi, tra cui la microscopia elettronica a scansione e la microscopia elettronica a trasmissione, che hanno rivelato che contiene quasicristalli in cui gli atomi sono disposti in strati di cluster dodecagonali, una disposizione impossibile per i cristalli ordinari. Ulteriori studi sono stati condotti confrontando il campione con altri quasicristalli di varia origine. Bindi ha guidato il lavoro insieme a Paul Steinhardt, dell'Università di Princeton, e lo studio è ora pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences1.
I ricercatori sono giunti alla conclusione che una scarica elettrica ha creato temperature superiori a 1.700 °C, formando un quasicristallo con una simmetria e una composizione mai osservate prima. È possibile, come hanno sostenuto altri esperti2, che il minerale si sia formato a causa delle scariche elettriche provenienti dalla linea elettrica abbattuta. Tuttavia, i ricercatori propendono per la spiegazione del fulmine, perché la fulgurite di Sand Hills si estendeva ben oltre il punto di contatto con il filo di alluminio, e presenta una morfologia simile ad altre fulguriti causate da fulmini.
Finora i quasicristalli erano stati trovati solo in detriti provenienti da impatti di corpi extraterrestri e nei residui di esplosioni nucleari. Queste condizioni estreme sono difficili da riprodurre in laboratorio, ma ora questo studio potrebbe aprire la strada alla sintesi di quasicristalli artificiali.
"Oltre a nuove applicazioni tecnologiche dei quasicristalli che ancora non immaginiamo, il nostro studio può favorire la ricerca in campi come la fisica della materia condensata e la chimica dello stato solido", afferma Bindi.
