Nieuw: onmogelijke kristallen

Nee, zegt petroloog Hanco Zwaan van het Edelstenenlab van museum Naturalis in Leiden, het mineraal dat deze week Science haalt hebben ze in Leiden echt niet zomaar in een laatje liggen.

‘Het quasikristal waarover dit artikel gaat, betreft een paar granules van enkele micrometers groot die ze gevonden hebben met een enorme batterij onderzoek. Kortom: extreem zeldzaam spul.’

Maar bijzonder is het zeker, oordeelt hij over het amalgaam van aluminium, koper en ijzer in een afzetting van kristallijn khatyrkiet en cupaliet – twee chemisch vergelijkbare metaalverbindingen met een iets verschillende kristalstructuur, die Zwaan wel kent.

Het mineraal komt uit het ruige Korjakskoje-gebergte diep in Rusland tegen de Beringzee, een deels vulkanisch mijnbouwgebied waar metalen als koper en aluminium worden gewonnen. Waarschijnlijk is het afkomstig uit de bovenmantel in de aarde, 50 tot 100 kilometer diep, omhooggebracht door vulkanisme. In die mantel heersen drukken en temperaturen die gekke dingen doen met gesteenten.

Zeker in dit geval. In een paar piepkleine korrels van het atomaire metalenmengsel vonden Italiaanse en Amerikaanse experts een zogeheten vijfvoudige symmetrie. Dat betekent dat de rangschikking van de atomen in het kristalrooster er vanuit vijf gezichtpunten hetzelfde uitziet. In de handboeken komen alleen kristallen met eventallige symmetrieën voor. Het steentje uit Rusland is volgens de auteurs dan ook het eerste natuurlijke quasikristal ter wereld.

Over het bestaan van quasikristallen wordt al sinds de jaren zeventig van de vorige eeuw gespeculeerd. Onder heel speciale omstandigheden zijn ze sindsdien in laboratoria wel gemaakt, maar zelden in enige omvang. Ze in de natuur vinden, is puur toeval.

Maar ook weer geen stom geluk, zegt Zwaan. Onderzoek naar kristalstructuren van mantelgesteenten staat tegenwoordig op een hoog niveau in de petrologie. ‘Er wordt op microniveau enorm veel gescand op zoek naar bijzondere structuren, dus zo heel gek is deze vondst nu ook niet. Maar dat het Science haalt zegt wel wat.’

Of de handboeken van de mineralogie nu herschreven moeten worden, durft hij overigens ook wel weer te betwijfelen.

Zwaan: ‘De oude indelingen in kristalstructuren waren puur gebaseerd op verschijningsvormen. Nu gebruik je röntgen als maatstaf. Daarmee zie je een heel overgangsgebied van kristallijn naar amorf. Kwarts heb je van zuiver bergkristal, via microkristallijn roze kwarts en cryptokristallijn chalcedoon tot amorf opaal. Dit nieuwe quasikristal zit ergens tussen cryptokristallijn en amorf in.’