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Ciência e arte: da Cristalografia convencional aos quase-cristais

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Ciência e arte: da Cristalografia convencional aos quase-cristais. A difração é utilizada no estudo de arranjos de átomos e moléculas. A difração é utilizada no estudo de arranjos de átomos e moléculas. DNA. YBa 2 Cu 3 O 7-x (0 < x < 0.5) Superconductor.

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ci ncia e arte da cristalografia convencional aos quase cristais
Ciência e arte: daCristalografiaconvencionalaosquase-cristais
slide4

YBa2Cu3O7-x (0 < x < 0.5)

Superconductor

A difração é utilizada no estudo de arranjos de átomos e moléculas

YBa2Cu3O6

Antiferromagnético

slide11

As fendas agem como

fontes secundarias

Experimento de Young

Onda Plana incidente

Interferência construtiva

quando as ondas estão

em fase

slide12

O

1

2

para o tomo isolado j
Para o átomoisolado j

Fator de forma

Para umamolécula

slide15

Convolução

Multiplicação

slide17

h k l Io (Io)

-1 -9 -3 557 6

-1 -3 -9 543 8

O que faz um cristalógrafo?

slide27

polarizador

Cristal

Isotrópico

Cristal

Anisotrópico

analisador

Não passa a luz

Não passa a luz

passa a luz

Luz Incidente

slide28

crystal

glass fibre

Cabeça goniométrica

Como montar um cristal

slide33
von Laue (1912) junto com Friedrich e Knipping descobriram a difração de raios-x por um cristal de sulfeto de cobre pentahidratado. Isso confirmou:
  • A natureza ondulatória dos raios-x
  • A natureza periódica e regular dos cristais.
slide38

This crystal is a \'pyritohedron\'. It looks similar to regular dodecahedron—but it\'s not! At the molecular level, iron pyrite has little cubic crystal cells. But these cubes can form a pyritohedron

slide41
Dodecahedron e Icosahedron possuindo simetria pentagonal são incompatíveis com a simetria traslacional
slide43
As velocidades de esfriamentoalcançáveispelométodo de “melt-spinning” sãodaordem de 104–107grauskelvinporsegundo (K/s).
slide46
O primeiro “tiling” de Penrose\'s usa pentágonos e outras três formas: uma “estrela” de cinco pontas,um “barco“ e um “diamante”
slide48
Teoria de twinning de Linus Pauling

Nature,317, 512-514, 1985

slide49

Schectman\'s is an interesting story, involving a fierce battle against established science, ridicule and mockery from colleagues and a boss who found the finding so controversial, he asked him to leave the lab.

slide51

Roger Penrose in the foyer of the Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy, Texas A&M University, standing on a floor with a Penrose tiling

slide55
Uma variante de “tiling” que não é quseperiódica. Não é um Penrosetiling porque a sistemática de empacotamento não foi seguida
slide62
Uma curva conectando números de Fibonacci consecutivos da origem a uma forma muito especial chamada a “Espiral Áurea”
slide71

Over the centuries, it has been designed by trial and error, without the aid of computers. What is interesting is that it was not made to the Golden Ratio intentionally. What the designers found was that the closer the design was to the Golden Ratio, the better the quality of sound. It appears that even sound waves and harmonics tend to the Golden Ratio.

obten o de uma sequ ncia quase peri dica com a repeti o peri dica de uma dada opera o
Obtenção de uma sequência quase periódica com a repetição periódica de uma dada operação.
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1

1

2

3

5

8

13

21

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Sequência de Fibonacci e quasicristais de “quasesimetria” pentagonal

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Se a inclinaçãodareta é irracional, porexemplonarazãoáurea, a estruturaprojetadaunidimensional é um conjuntodenso, nãoperiódico, de sitiosdiscretos. Limitando a projecão a umafaixa de largurafinita, o subespaçopode ser “tiled” com doissegmentoscujoscomprimentosestão, precisamente, narazãoáurea.

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Neste exemplo a rede recíproca coincide com a rede “direta” (quadrada de lado unitário). A transformada de Fourier antes da projeção na rede direta é a convolução da rede recíproca com a transformada da função escalão.

ent o essa nova forma da mat ria condensada existe no universo s como cria o tecnol gica
Então, essa nova forma da matéria condensada existe no Universo só como criação tecnológica?
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Proceedings of the National Academy of Sciences 

Evidence for the extraterrestrial origin of a natural quasicrystal. 

PNAS January 31, 2012 vol. 109 no. 5 1396-1401

Luca Bindi

John M. Eiler

Yunbin Guan

Lincoln S. Hollister

Glenn MacPherson

Paul J. Steinhardt

Nan Yao

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The rock sample consists of grains of more ordinary metallic and silicon compounds interspersed with the quasicrystal grains, so it\'s not wholly a quasicrystal. Some structures in the rock are only formed under high shocks (unlike sedimentary or volcanic rocks), and one particular silicate structure, known as stishovite, is most strongly associated with meteorites. To confirm this suspicion, the researchers investigated the ratios of various oxygen isotopes, 18O/16O and 17O/16O, and compared them to the ratios found on Earth in analogous minerals. Because of the differences in formation and environment, meteorites have a distinctive isotope signature compared to their chemically similar terrestrial cousins. The scientific team found the sample containing the quasicrystals looked like it had an extraterrestrial source.

slide90
Fim de esta estória, mais este século será verá o desenvolvimento de uma fascinante área na pesquisa de novos materiais.
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