Không phải là những tai nạn đóng băng, các tinh thể bán định hình thay đổi cách chúng ta định nghĩa trật tự nguyên tử

Bài báo thảo luận về một bước tiến quan trọng trong việc hiểu biết về các tinh thể gần đúng — những vật liệu có cấu trúc nguyên tử có trật tự nhưng không lặp lại, thách thức các định nghĩa truyền thống về cấu trúc tinh thể. Được phát hiện vào những năm 1980, các tinh thể gần đúng ban đầu gặp phải sự hoài nghi, khi nhiều nhà khoa học cho rằng chúng chỉ là những cấu trúc ngẫu nhiên, không ổn định do quá trình làm nguội nhanh của vật liệu nóng chảy. Câu hỏi then chốt chưa được giải quyết là liệu các tinh thể gần đúng có ổn định về mặt nhiệt động học hay chỉ là những bất thường bị đóng băng. Các phương pháp tính toán truyền thống như lý thuyết hàm mật độ (DFT), vốn dựa vào các đơn vị lặp lại, không thể mô phỏng hiệu quả các tinh thể gần đúng do tính chất không tuần hoàn của chúng. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan đã giải quyết thách thức này bằng cách mô phỏng các hạt nano nhỏ của tinh thể gần đúng và suy rộng năng lượng của chúng để ước tính độ ổn định của vật liệu khối. Họ đã áp dụng phương pháp này cho hai loại tinh thể gần đúng đã biết — hợp kim scandium-kẽm và ytterbium-cadmium — và chứng minh rằng các cấu trúc này có cấu hình năng lượng thấp nhất có thể, chứng minh tính ổn định nội tại của chúng thay vì...