Un fenomen geologic prezintă Dolomita, un mineral ubicuu, care se găsește în locuri renumite precum Munții Dolomiti din Italia, Cascada Niagara ori formațiunile Hoodoos din Utah. Acest mineral se află din abundență în rocile cu o vechime de peste 100 de milioane de ani, însă formarea sa în mediile mai recente este un eveniment rar. Tocmai această contradicție a curiozității științifice a devenit subiect de studiu pentru multiple generații de cercetători.
În ciuda eforturilor susținute, dolomita a rămas un mineral enigmatică, refuzând să se formeze în cadrul experimentelor de laborator. Cercetătorii au încercat să o reproducă în diferite condiții, dar procesul de cristalizare a rămas un mister.
Nu am reușit să facem dolomita să crească în laborator
Citește șiSpaceX critică operatorii care lansează sateliți, dar nu le dezvăluie traiectoria. Risc de coliziune cu rețeaua Starlink
, au declarat oamenii de știință, recunoscând limitele cunoștințelor lor actuale. Această incapacitate de a sintetiza dolomita a reprezentat o provocare pentru comunitatea științifică timp de 200 de ani.
O descoperire semnificativă a fost făcută de oamenii de știință de la Universitatea din Michigan și Universitatea Hokkaido din Japonia, care au elucidat misterul, informează Science Daily, potrivit căruia acești cercetători au reușit să identifice originea problemei.
10 milioane de ani ar putea fi timpul necesar pentru formarea unui singur strat ordonat de dolomită, având în vedere viteza extrem de mică a procesului. Acest fenomen se datorează defectelor structurale care apar în cristalul de dolomită pe măsură ce acesta crește, defecte care blochează orice creștere ulterioară. Structura dolomitei este alcătuită din straturi alternante de calciu și magneziu. În procesul de creștere a cristalului, atomii de calciu și magneziu se atașează adesea aleatoriu, în loc să se alinieze corect.
În ce mod înțelege natura să soluționeze această problemă rămâne un mister, însă cercetătorii au încercat să descifreze mecanismul.
Procesul de formare a unor structuri cristaline prezintă caracteristici dinamice, schimbări repetate fiind observate de-a lungul timpului. În cazul unor defecte structurale, poziționarea incorectă a atomilor conduce la o stare de instabilitate care favorizează dizolvarea acestora în prezența apei. Fenomenele naturale periodice, precum precipitațiile, mareele și inundațiile, urmate de perioade de uscare, au un efect de curățare a suprafeței cristaline, permițând formarea unor noi straturi cu o structură ordonată. Pe durate geologice lungi, această dinamică rezultă în acumularea unor depozite considerabile în rocile vechi.
Au fost efectuate simulări la nivel atomic și un experiment crucial a avut loc pentru a descifra misterul.
În scopul validării teoriei lor, cercetătorii au recurs la simularea procesului de creștere a dolomitei la scară atomică. Un software specializat conceput la Centrul PRISMS al Universității din Michigan a permis efectuarea calculelor necesare.
„Fiecare etapă atomică ar dura în mod normal peste 5.000 de ore pe un supercomputer”
, a declarat Joonsoo Kim, primul autor al studiului publicat.
Calculul care anterior necesita timp îndelungat poate fi acum procesat într-un timp extrem de scurt.
Un computer obișnuit de la birou este capabil să execute această operație in 2 milisecunde.
Rezultatele experimentale confirmate au provenit din Japonia. Universitatea Hokkaido a fost instituția unde cercetătorii au efectuat un experiment inovator. Aceștia au introdus un cristal de dolomită de dimensiuni mici într-o soluție care conținea calciu și magneziu. Ulterior, au aplicat un fascicul de electroni cu o frecvență de 4.000 de ori în decursul a două ore, proces care a dus la dizolvarea repetată a defectelor pe măsură ce acestea apăreau. Ca rezultat, cristalul a ajuns să crească până la o dimensiune de aproximativ 100 de nanometri, ceea ce este echivalent cu în jur de 300 de straturi de dolomită. Trebuie remarcat că experimentele precedente nu reușiseră să producă niciodată mai mult de cincisprezece straturi.
Tehnologia în cauză este profund influențată de această evoluție.
Un avans științific remarcabil a fost înregistrat în domeniul geologiei, însă repercusiunile acestuia se extind mult dincolo de această sferă.
Wenhao Sun, profesorul care a coordonat studiul, a declarat:
„Teoria noastră arată că se pot crește rapid materiale fără defecte, dacă se dizolvă periodic defectele în timpul creșterii”
.
Această teorie prezintă potențialul de a fi aplicată în diverse industrii, precum producția de semiconductori, fabricarea de panouri solare sau crearea de bateri de înaltă performanță.
COMENTARII / 0