Una gemela icosaédrica es una nanoestructura que aparece en grupos atómicos y también en nanopartículas con algunos miles de átomos. Estos grupos tienen veinte caras, con veinte cristales tetraédricos interconectados unidos a lo largo de caras triangulares (por ejemplo, cúbicas-(111) ) que tienen triple simetría. Una estructura relacionada, más común, tiene cinco unidades dispuestas de manera similar con macla, que se conocían como " fivelings " en el siglo XIX, [1] [2] [3] más recientemente como "partículas decaédricas múltiples macladas", "partículas pentagonales" o "partículas de estrellas". Una variedad de métodos diferentes (por ejemplo, condensación de argón, átomos metálicos y cápsides de virus ) conducen a la forma icosaédrica en escalas de tamaño donde las energías superficiales son más importantes que las del volumen.
Las disposiciones icosaédricas, típicamente debido a su menor energía superficial , [4] pueden ser preferidas para grupos pequeños. Sin embargo, el talón de Aquiles de la agrupación icosaédrica es que no puede llenar el espacio en grandes distancias de una manera ordenada traslacionalmente, por lo que hay cierta distorsión de las posiciones atómicas, es decir, deformación elástica. [4] De Wit señaló que estos pueden considerarse en términos de declinaciones , [5] un enfoque que Yoffe extendió más tarde al 3D. [6] La forma tampoco es siempre la de un icosaedro simple, [3] y ahora existen varios códigos de software que facilitan el cálculo de la forma. [7] [8]
En tamaños más grandes, la energía para distorsionar se vuelve mayor que la ganancia en energía superficial, y los materiales a granel (es decir, grupos suficientemente grandes) generalmente revierten a una de las configuraciones cristalinas compactas. En principio, se convertirán en un monocristal simple con forma de construcción Wulff [9] . El tamaño cuando se vuelven menos estables energéticamente suele estar en el rango de 10 a 30 nanómetros de diámetro, [10] pero no siempre sucede que la forma cambie y las partículas puedan crecer hasta tamaños milimétricos.
Ubicuidad
Se ha observado macla icosaédrica en nanopartículas metálicas cúbicas centradas en la cara que se han nucleado: (i) por evaporación sobre superficies, (ii) fuera de solución y (iii) por reducción en una matriz polimérica.
Los cuasicristales son estructuras no hermanadas con una periodicidad rotacional de largo alcance pero no traslacional, que algunos inicialmente intentaron explicar como macla icosaédrica. [11] Los cuasicristales generalmente se forman sólo cuando la composición (por ejemplo, de dos metales diferentes como el titanio y el manganeso) sirve como antagonista de la formación de una de las formas compactas más comunes que llenan el espacio.
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