Bir mısır labirentinde yolunuzu bulmaya çalışırken kendinizi çabucak kaybolmuş bulabilirsiniz; yine de dünyanın en sinsi ve zorlu labirentinin arkasındaki zihinlerin sizin labirentinizi yaratmaya dahil olmadıkları için minnettar olmalısınız.
Physical Review X dergisinde kısa süre önce yayınlanan bir makale, dünyanın en zorlu labirenti olabilecek geometrik olarak karmaşık bir labirenti tanımlıyor. Labirent, Hamilton döngüleri ve Ammann-Beenker eğimlerinden elde edilen fikirler kullanılarak inşa edilmiştir. O kadar mücevherli ki David Bowie bile bu labirenti kıskanırdı.
Ancak bu konuya girmeden önce, matematikteki bazı temel geometrik kavramları gözden geçirelim. Bu karmaşık tasarımların nasıl oluşturulduğunu anlamak için standart bir satranç tahtası üzerinde bir at düşünün. Bir sonraki adım, atı iki boşluk ileri ve bir boşluk geri hareket ettirerek at taşının tahtadaki her konumu tam olarak bir kez ziyaret etmesini sağlamaktır. Bir harita döngüsü tüm durak noktalarına ulaştığında, bunun bir “Şövalye Turu” olduğu söylenir. Bu, adını İrlandalı matematikçi William Rowan Hamilton’dan alan, muhtemelen sonsuz Hamilton döngüsünün bir örneğidir.
Şimdi, İsviçreli ve İngiliz bilim insanları bu temel prensibi alıp Ammann-Beenker eğimleri gibi asla tekrar etmeyen düzensiz yapılara uygulayarak giderek daha büyük Hamilton döngüleri oluşturdular. Atomik düzeyde kristallerden farklı olan nadir bir madde türü olan kuasikristaller, bu tür yapılara oldukça benzemektedir. Tahmin edilebileceği gibi, kuasikristaller de atomik ve kristal yapılarla aynı ölçüde olmasa da örüntü tekrarı sergiler. Bu bilim insanları, kuasikristalleri matematiksel olarak karakterize etmenin tek yolunun “altı boyutta yaşayan bir kristalden kesitler” olduğunu iddia ediyor.
Bristol Üniversitesi’nden Flicker açıklamasında, “Oluşturduğumuz çizgilerin şekillerine baktığımızda, olağanüstü karmaşık labirentler oluşturduklarını fark ettik” dedi. “Sadece sonraki labirentlerin sayısı katlanarak artıyor ve boyutları da öyle.”
Kuasikristaller elmaslar kadar nadirdir. Sadece bir Sibirya meteoriti üçünü de içermektedir ve insan yapımı ilk kuasikristal 1945 Trinity nükleer testi sırasında oluşmuştur. Hamilton döngülerinin bu kuasikristallerin yüzeyine her atomu bir kez ziyaret edecek şekilde uygulanması, “fraktal” adı verilen inanılmaz karmaşık ağların oluşmasına neden olur. Bu süreç, özellikle sorunlu bir gaz olan karbondioksit de dahil olmak üzere malzemelerin adsorpsiyonunu iyileştirebilir.
Adsorpsiyon, atomların, iyonların veya moleküllerin bir sıvı veya katı aracılığıyla çözünmeyi içeren absorpsiyonun aksine bir yüzeye yapışması işlemidir. Şu anda sıradan kristallerin kullanıldığı karbon yakalama alanında bu özellikle çok önemli bir adımdır. Ancak, akıl almaz derecede karmaşık kuasikristallerin bu iş için daha uygun olduğu birden fazla yöntem olabilir.
Cardiff Üniversitesi’nden ortak yazar Shobhna Singh yaptığı açıklamada, “Çalışmamız aynı zamanda kuasikristallerin bazı adsorpsiyon uygulamaları için kristallerden daha iyi olabileceğini gösteriyor” dedi. Örneğin, kuasikristallerin asimetrik atomik düzenlemeleri, esnek moleküller için ek iniş noktaları sağlayacaktır. Kırılgan olmalarının yanı sıra, kuasikristaller kolayca küçük tanelere ayrılır. Sonuç olarak, adsorpsiyon yüzey alanları maksimize edilir.
Atmosferik karbondioksit seviyeleri sorununa bir çözüm bulmak başlı başına karmaşık bir iştir. Kim bilir? Belki de çözümün kilidini açacak anahtar bir labirenttir.
Kaynak: Popular Mechanics
