นักคณิตศาสตร์และนักออกแบบพื้นเป็นเวลาหลายศตวรรษได้รับความสนใจจากรูปร่างที่สามารถกระเบื้องเครื่องบิน - โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่ทำเช่นนั้นโดยไม่ต้องทำซ้ำ
ตอนนี้ทีมนักเคมีได้อธิบายโมเลกุลว่าตามธรรมชาติประกอบเป็นรูปแบบที่ผิดปกติเหล่านี้วางรากฐานสำหรับวัสดุวิศวกรรมที่มีพฤติกรรมแตกต่างจากของแข็งปกติ
“ เมื่อสิ่งเหล่านี้ดูเหมือนจะเกิดขึ้นตามธรรมชาติในธรรมชาติฉันคิดว่ามันน่าสนใจอย่างยิ่ง” Craig Kaplan นักคณิตศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่มหาวิทยาลัยวอเตอร์ลูในแคนาดากล่าว “ รู้สึกเหมือนคุณพบความผิดพลาดในเมทริกซ์”
ในปีพ. ศ. 2561 นักเคมี Karl-Heinz Ernst และเพื่อนร่วมงานได้ฉีดพ่นโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนพิเศษลงบนพื้นผิวเงินและดูรูปแบบผ่านกล้องจุลทรรศน์
“ เราเห็นบางสิ่งที่น่าประหลาดใจและน่าทึ่งมาก” เอิร์นส์จากห้องปฏิบัติการของรัฐบาลกลางสวิสกล่าวเพื่อวิทยาศาสตร์วัสดุและเทคโนโลยีในDübendorfกล่าว โมเลกุลที่สะสมอยู่เกิดเกลียวสามอาวุธซึ่งจัดกลุ่มเข้าด้วยกันเป็นสามเหลี่ยมที่มีขนาดแตกต่างกันเล็กน้อย ในการทดลองประมาณ 100 ครั้งนักวิจัยพบลำดับรูปสามเหลี่ยมใหม่ที่ไม่เคยทำซ้ำ พวกเขานั่งบนภาพเหล่านี้เป็นเวลาหลายปีที่พยายามทำความเข้าใจกับพวกเขา
จากนั้นในปี 2023 Kaplan และผู้ทำงานร่วมกันเมื่อพวกเขาพบกระเบื้อง Einstein ที่เข้าใจยาก-รูปร่างเดียวที่สามารถเติมเต็มพื้นด้วยรูปแบบที่ไม่เคยทำซ้ำซึ่งหมายความว่ามันเป็น Aperiodic การค้นพบทางคณิตศาสตร์ช่วยให้เอิร์นส์และเพื่อนร่วมงานรวบรวมชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน: ดูเหมือนว่าพวกเขาจะสะดุดกับไอน์สไตน์โมเลกุล
Kaplan เตือนว่ารูปแบบในวัสดุนี้ไม่ได้เป็น aperiodic ในแง่เดียวกับกระเบื้อง Einstein ชิ้นส่วนไม่เข้ากันอย่างแม่นยำและไม่น่าเป็นไปได้ - ถ้าเป็นไปไม่ได้ - พวกเขาสามารถกระเบื้องเท่านั้นด้วยรูปแบบการทำซ้ำ แต่ถึงแม้จะไม่ได้รับความเป็นจริงที่แท้จริง แต่การสร้างรูปแบบนวนิยายอาจเพียงพอที่จะให้วัสดุบางอย่างที่น่าอัศจรรย์ที่ดูเหมือนจะเป็นเวทมนตร์ Kaplan กล่าว
นักฟิสิกส์รู้จักกันมานานหลายทศวรรษใน quasicrystal วัสดุที่มีโครงสร้างอะตอมแสดงลำดับขนาดใหญ่บางอย่าง แต่ขาดรูปแบบซ้ำ ๆ เมื่อปีที่แล้วนักฟิสิกส์ Felix Flicker ที่ University of Bristol ในอังกฤษช่วยสร้างการจำลองคอมพิวเตอร์ของ quasicrystal ตามกระเบื้อง Einstein ของ Kaplan ซึ่งคาดการณ์ว่ามันจะทำหน้าที่เหมือน A-
การเกิด quasicrystal ในธรรมชาติยังคงเป็นปริศนาที่ยิ่งใหญ่ Flicker กล่าว Spirals Ernst เติบโตอาจให้เบาะแสบางอย่าง
กุญแจสำคัญในพฤติกรรมที่ผิดปกติของโมเลกุลนี้รายงานในเดือนมกราคม 2568 ในการสื่อสารธรรมชาติอาจเป็นเอนโทรปีของกลุ่มดาว
เอนโทรปีเป็นตัวชี้วัดหรืออีกทางเลือกหนึ่งว่าการจัดเรียงอะตอมของมันมีความเป็นไปได้อย่างไร โมเลกุลมีสองเทคนิคที่ทำให้มันหลากหลายผิดปกติ: มันสามารถแปลงระหว่างรูปทรงภาพสะท้อนสองภาพที่แตกต่างกันได้อย่างง่ายดายและมันก่อให้เกิดพันธะระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอมากทำให้สามารถสลับระหว่างการกำหนดค่าขนาดใหญ่ได้ง่าย คุณสมบัติทั้งสองนี้รวมกันหมายความว่ามีหลายวิธีที่เป็นไปได้สำหรับโมเลกุลที่จะจัดเรียงโดยไม่ต้องทำซ้ำ Ernst กล่าว โมเลกุลจึงแห่กันไปที่รูปแบบที่สูงขึ้นและไม่ซ้ำ-การสั่งซื้อในวิธีที่ไม่เป็นระเบียบมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
Flicker กล่าวว่าการศึกษาใหม่นี้เป็น“ ตัวอย่างที่ดีจริงๆของคำสั่ง 'ตามความผิดปกติ' นี้ของการก่อตัวของ quasicrystal การทำความเข้าใจหลักการทั่วไปของการสั่งซื้อที่ผิดปกติอาจชี้ให้นักวิทยาศาสตร์ไปสู่วิธีที่ดีกว่าในการสร้าง quasicrystal ตามความต้องการ Flicker เชื่อว่าการเปิดเผยรูปแบบใหม่ที่อยู่ระหว่างความสม่ำเสมอและการสุ่มนั้นถูกผูกไว้เพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อที่น่าตื่นเต้นในสถานที่ที่ไม่คาดคิด
เอิร์นส์ถ่อมตนโดยความจริงที่ว่าโมเลกุลพบรูปแบบเหล่านี้ทั้งหมดด้วยตัวเอง “ นี่คือธรรมชาติที่ทำคณิตศาสตร์” เขากล่าว
