Dolomita, mineralul care împodobește Munții Dolomiti din Italia și alte locuri spectaculoase, a reprezentat o enigmă pentru cercetători. Deși abundentă în roci vechi de peste 100 de milioane de ani, formarea sa în medii mai recente este rară. Un studiu recent, realizat de cercetători de la Universitatea din Michigan și Universitatea Hokkaido din Japonia, a elucidat misterul.
De ce dolomita nu se „nastea” in laborator
Problema principală consta în structura cristalină a dolomitei. Aceasta este alcătuită din straturi alternante de calciu și magneziu. În procesul de formare, atomii acestor elemente se aliniau adesea aleatoriu, creând defecte structurale. Aceste defecte împiedicau creșterea ulterioară a cristalului, încetinind dramatic ritmul de formare. S-a estimat că formarea unui singur strat ordonat ar putea dura până la 10 milioane de ani.
Cercetătorii au descoperit că defectele structurale nu sunt permanente. Atomii aflați în poziții greșite sunt mai puțin stabili și se dizolvă mai ușor în contact cu apa. În natură, ciclurile repetate de precipitații, maree și inundații spală zonele defectuoase. Acest proces de „curățare” permite apariția unor noi straturi, corect aranjate, pe perioade geologice lungi.
Experimentul japonezilor: soluția găsită
Pentru a testa teoria, echipa de cercetare a simulat creșterea dolomitei la nivel atomic, utilizând un software dezvoltat la Centrul PRISMS al Universității din Michigan. Un calcul care, în mod normal, ar fi necesitat peste 5.000 de ore pe un supercomputer, a fost realizat în doar două milisecunde pe un computer obișnuit.
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. Ulterior, au pulsat fascicule de electroni, de 4.000 de ori în două ore, dizolvând repetat defectele. Cristalul a crescut până la aproximativ 100 de nanometri, echivalentul a circa 300 de straturi de dolomită. Experimente anterioare nu reușiseră să producă mai mult de cinci straturi.
Implicații pentru tehnologie
Descoperirea are implicații importante și în afara domeniului geologiei. „Teoria noastră arată că se pot crește rapid materiale fără defecte, dacă se dizolvă periodic defectele în timpul creșterii,” a declarat Wenhao Sun, profesorul coordonator al studiului. Această abordare ar putea fi aplicată în producția de semiconductori, panouri solare sau baterii de înaltă performanță.
