Forschung

SS 2015

WS 2014/2015

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Was sind Quasikristalle?

Quasikristalle sind intermetallische Legierungen, meist auf Aluminiumbasis, die zwar wohlgeordnet sind, deren atomare Struktur aber nicht periodisch ist wie in Kristallen oder normalen Metallen, sondern quasiperiodisch.

Neben der quasiperiodischen Ordnung weisen Quasikristalle in der Regel Symmetrien auf, die mit einer periodischen Struktur nicht verträglich sind. Ein Beispiel ist die Symmetriegruppe des Ikosaeders, die 5-zählige Drehachsen enthält. Es gibt aber auch Quasikristalle, die periodisch sind in einer Richtung, und eine 8-, 10- oder 12-zählige Drehsymmetrie um diese periodische Richtung aufweisen.

Diese nicht-kristallographische Symmetrie ist aus der Atomstruktur nicht auf den ersten Blick ersichtlich, äußert sich jedoch sehr schön in Streuexperimenten, zum Beispiel in der Elektronenbeugung. Illustriert wird dies im Bild links, das ein 5-zähliges Elektronenbeugungsbild von ikosaedrischem AlCuFe zeigt. Die Ikosaedersymmetrie äußert sich aber auch in der äußeren Form (Morphologie) der Quasikristalle, genauso wie bei periodischen Kristallen (man denke an Bergkristalle). Das Bild rechts zeigt einen ikosaedrischen AlCuFe Quasikristall mit der Form eines Pentagon-Dodekaeders, der dieselbe Symmetrie aufweiset wie der Ikosaeder.

Elektronen-Beugungsbild von AlCuFe Morphologie von AlCuFe