Kristall mit fünf Achsen - Quasikristall in der Natur entdeckt

Fund in den russischen Koryak-Bergen könnte zu einer neuen Klassifizierung für Minerale führen

Cupalit-Kristall aus Kamschatka
Cupalit-Kristall aus Kamschatka

Florenz (Italien)/Princeton (USA) - In allen natürlich vorkommenden Kristalle ordnen sich die Atome in streng definierten Gittern an. Sie werden nach ihrer periodisch aufgebauten Struktur in vier Symmetrieklassen eingeteilt. Doch ein überraschender Fund in den Karyak-Bergen auf der Kamschatka-Halbinsel in Ostsibirien könnte diese etablierte Ordnung nun in Frage stellen. Italienische und amerikanische Wissenschaftler analysierten ein Mineral aus Aluminium, Kupfer und Eisen und entdeckten dabei eine fünffache Symmetrie. Für natürliche Kristalle galt dieser Aufbau bislang als verboten, berichten sie in der Zeitschrift "Science".

"Solche Quasikristalle haben Symmetrien, die für periodisch aufgebaute Kristalle verboten sind, die fünffache Symmetrie mit eingeschlossen", schreiben Luca Bindi von der Universität Florenz und seine Kollegen von der Princeton University. Aber genau diesen Aufbau zeigten die nun gefundenen Minerale – Khartyrkit und Cupalit - unter dem Elektronenmikroskop und in Strukturuntersuchungen mit gebeugten Röntgenstrahlen. Bisher gelang die Synthese von verschiedenen Quasikristallen nur unter Laborbedingungen. In freier Natur galten sie als nicht stabil.

Der sibirische Fund könnte nun zu einer Neuordnung der natürlichen Kristalle führen. Neben den periodisch aufgebauten Salzkristallen oder Metallen müssten nun die auch solche rotationssymmetrischen Kristalle in den Katalog aufgenommen werden. Quasikristalle sind nicht nur für die Grundlagenforschung interessant: So verblüffen die im Labor gezüchteten Minerale mit physikalischen Eigenschaften, die keine andere Materialklasse aufweist. Zum Beispiel nimmt ihre elektrische Leitfähigkeit mit steigender Temperatur zu statt ab und empfiehlt sie dadurch für neue elektronische Bauteile.