Buscando átomos que se compacten según las reglas

Los átomos se empaquetan más densamente en cristales cuando se organizan como bolas de billar en un estante, con capas, unas encima de otra. Hay infinitas maneras de apilar capas, pero las dos más comunes encontradas en cristales realos son la estructura de cara cúbica centrada (fcc) y una estructura llamada empaquetado hexagonal cercano (hcp).

Los cálculos sugieren una ligera preferencia energética por los átomos cerrados en forma de concha, como neón, argón o kriptón para solidificarse en estructuras hcp pero en experimentos, estos átomos casi siempre se solifican en estructuras fcc. Un nuevo estudio experimental de nanogrupos de argón podría apuntar a la resolución de este problema largamente estudiado. Los experimentos muestran que el argón puede formar la estructura hcp predicha, proporcionando pequeños (de pocos átomos) grupos formados primero, antes de fundirse entre sí para formar otros más grandes.

Las simulaciones que predicen que las estructuras materiales lo hacen comparando las energías de las diferentes configuraciones de átomos. Pero en muchas de las técnicas de crecimiento, puede no ser el caso de que los átomos actualmente puedan explorar las disposiciones de energía más bajas.

Los investigadores se aseguraron de que esto ocurriera inyectando una baja concentración de argón en un baño de helio superfluido, lo cual permite a los átomos de argón unirse en pequeños grupos de átomos que eventualmente se interconectarán en una gran estructura porosa, del tamaño de un dado. A medida que la estructura se calienta, los pequeños grupos de argón se funden en unos más grandes. Bajo estas condiciones, el equipo científico ha observado con difracciòn de rayos x que los grupos de unos pocos miles de átomos de tamaño favorecen la estructura fcc, pero los grupos con diez veces más átomos forma la estructura hcp. La ganancia en energía de superficie desde los grupos fusinándose puede ser lo que les permita llegar a ser una estructura hcp, el estado fundamental para el argón sólido más comúnmente predicho.

Via physics.aps