Mineralul care sfida știința de 200 de ani. Secretul dolomitei, în sfârșit descifrat

Dolomita este un mineral răspândit, prezent în locații emblematice: Munții Dolomiti din Italia, Cascada Niagara sau Hoodoos din Utah. Este abundentă în roci mai vechi de 100 de milioane de ani, dar se formează rar în medii mai recente. Tocmai această contradicție a intrigat generații de cercetători.

De ce nu „creștea” dolomita în laborator

Cercetători de la Universitatea din Michigan și Universitatea Hokkaido din Japonia au identificat sursa problemei, potrivit Science Daily.

Structura dolomitei este formată din straturi alternante de calciu și magneziu. Pe măsură ce cristalul crește, cei doi atomi se atașează adesea aleatoriu, în loc să se alinieze corect. Apar astfel defecte structurale care blochează orice creștere ulterioară. Viteza procesului devine extrem de mică. La acest ritm, formarea unui singur strat bine ordonat ar putea dura până la 10 milioane de ani.

Fără mângâieri, dar cu multă grijă: cum sunt îngrijite animalele sălbatice într-un spital din Paris

Coiful de la Coțofenești este expus pentru prima dată după revenirea sa în țară

Cum rezolvă natura problema

Cercetătorii au realizat că defectele nu sunt permanente. Atomii aflați în poziții greșite sunt mai puțin stabili și se dizolvă mai ușor în contact cu apa. În natură, cicluri repetate – precipitații, maree, inundații urmate de uscare – spală în mod regulat zonele defectuoase. Suprafața cristalului se curăță, iar straturi noi, corect aranjate, pot să apară. Pe perioade geologice lungi, procesul duce la depozitele mari din rocile antice.

Simulări atomice și un experiment decisiv

Pentru a-și testa teoria, echipa a simulat creșterea dolomitei la nivel atomic. Un software dezvoltat la Centrul PRISMS al Universității din Michigan a făcut posibil calculul. „Fiecare etapă atomică ar dura în mod normal peste 5.000 de ore pe un supercomputer”, a explicat Joonsoo Kim, primul autor al studiului.

„Acum putem efectua același calcul în 2 milisecunde pe un computer de birou”.

Confirmarea experimentală a venit din Japonia. Cercetătorii de la Universitatea Hokkaido au plasat un mic cristal de dolomită într-o soluție cu calciu și magneziu. Apoi au pulsat un fascicul de electroni de 4.000 de ori în două ore, dizolvând repetat defectele pe măsură ce apăreau. Cristalul a crescut până la aproximativ 100 de nanometri – echivalentul a circa 300 de straturi de dolomită. Experimente anterioare nu produseseră niciodată mai mult de cinci straturi.

Ce înseamnă asta pentru tehnologie

Descoperirea depășește sfera geologiei. „Teoria noastră arată că se pot crește rapid materiale fără defecte, dacă se dizolvă periodic defectele în timpul creșterii”, a spus Wenhao Sun, profesorul coordonator al studiului. Principiul ar putea fi aplicat în producția de semiconductori, panouri solare sau baterii de înaltă performanță.