المفارقة البلورية؛ عندما قال دان شيختمان Dan Shechtman أنه وجد تناظر ذري “شبه بلوري” سخر منه أحد الحائزين على جائزة نوبل. ولكن من الجيد أنه تمسك برأيه.
من بين كل الناس، كان على الكيميائي لينوس بولنج Linus Pauling تقدير الجرأة في العالم، حتى لو كان العالم على خطأ. فقد تجاوز الحائز على جائزة نوبل ظهور الأدلة واقترح بنية الـ DNA ثلاثية الحلزون في أوائل عام 1953، وذلك قبل إعلان فرانسيس كريك Francis Crick وجيمس واتسون James Watson البنية حقيقةً. ولكن عندما ادعى الكيميائي الإسرائيلي دان شيختمان عام 1984 أنه وجد شكلاً “شبه بلوري” من التماثل الذري في بعض المواد الصلبة، انتقده بولنج قائلاً “لايوجد شيء اسمه شبه بلوري، فقط يوجد أشباه علماء”
لذلك كان لدى شيختمان سبب إضافي للارتياح أكثر من المعتاد عندما صعد إلى المنصة في ستوكهولم في ديسمبر من العام 2012 لتلقي جائزة نوبل في الكيمياء عام 2011. لقد كان جريئا – وعلى حق.
مراحل اكتشاف المفارقة البلورية
في أوائل الثمانينات من القرن العشرين، كان شيختمان يطلق أشعة من الإلكترونات على سبائك معدنية في المكتب الوطني للمعايير آنذاك في غايثرسبيرغ، ميريلاند. قام بتحليل أنماط التداخل التي تشكلت حين انعكست الحزم من طبقات المادة. وهذا سمح له بتحديد مجموعات الذرات في الداخل.
ظهور نمط من بقع التداخل المحددة بشكل واضح هو علامة على وجود نظام بلوري منتظم. ولكن من بين السبائك التي درسها شيختمان. النمط الحاد الجميل الذي ظهر من عينة مزيج من الألمنيوم والمنغنيز لم يكن لها معنى. يوحي النمط الناتج شكل بلورة ذات تناظر خماسي، مثل المخمّس. ومع ذلك، فإن القواعد البلورية تملي أن الذرات لا يمكن وضعها في ترتيب منتظم ومتكرر مع هذا النوع من التناظر، تمامًا كما لاتستطيع الأسطح الخماسية أن تملأ الأرضية بطريقة متتالية دون وجود فجوات.
لم يكن بولنج الناقد الشرس الوحيد. عندما أصرّ شيختمان على ادّعائه، طُلب منه مغادرة المجموعة البحثية، ووجد صعوبة كبيرة في نشر نتيجته.
يمكنك الاطلاع أيضًا على: الكوبرنيسيوم المعدن الغازي
وتشتمل مراحل الاكتشاف أيضًا على:
في الواقع، كانت الإجابة على اللغز موجودة بالفعل. اكتشف عالم الرياضيات روجر بنروز Roger Penrose عام 1970 أن لوحين بشكل معين يمكن أن يغطي سطح مستوي دون ترك ثغرات وبدون تكرار النمط. ووجد عالم البلورات آلان ماكاي Alan Mackay عام 1981 في كلية بيركبيك في لندن. أن الذرات الموجودة في كل ركن من أركان السطح المغطى في دراسة بنروز سوف تنتج نمط منكسر مع تناظر خماسي. على الرغم من أن الترتيب لم يكن دوريًا بشكل كامل. كانت التعبئة الذرية في سبيكة شيختمان مشابهة لبلاط بنروز ثلاثي الأبعاد. لم يكن التكرار متالي، وهكذا لم يصنع بلورة مثالية؛ لذلك فقد كانت “شبه بلورية”.
يمكنك الاطلاع أيضًا على: رائحة العملة المعدنية
منذ ذلك الحين، تم العثور على العديد من السبائك شبه البلورية. توجد بنى مماثلة في البوليمرات وتجمعات من الجزيئات تشبه الصابون تسمى مُذيلات micelles.
وقد شوهد النظام شبه البلوري في جزء من النيازك المستردة من سيبيريا. اقترح فريق بقيادة فاليريا مولينيرو Valeria Molinero عام 2010 في جامعة يوتا في سولت ليك سيتي أن المياه، عند حصرها في شقوق ضيقة جدًا، يمكن أن تتجمد في جليد شبه بلوري.
المصدر:
Ball, P. (2012, January 18). New Scientist. Retrieved November 3, 2018, from, https://www.newscientist.com/article/mg21328481-400-impossible-chemistry-crystal-paradox
