Dolomita, mineralul care împodobește Munții Dolomiti din Italia și alte locații 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 s-a dovedit a fi un proces dificil de replicat. Acum, o echipă internațională de cercetători a elucidat mecanismul care stă la baza acestei contradicții.
Misterul neliniștitor al formării dolomitei
Structura dolomitei este esențială pentru înțelegerea dificultății formării sale. Mineralul este compus din straturi alternante de calciu și magneziu. În mod ideal, atomii acestor elemente ar trebui să se alinieze perfect pe măsură ce cristalul crește. Problema este că, în realitate, acești atomi se atașează adesea aleatoriu, creând defecte structurale. Aceste imperfecțiuni blochează creșterea ulterioară a cristalului, încetinind procesul la un ritm extrem de lent. Conform calculelor, formarea unui singur strat bine ordonat ar putea dura până la 10 milioane de ani.
Soluția naturii: ciclurile repetate
Cercetătorii au descoperit că natura are o soluție ingenioasă pentru această problemă. Defectele structurale nu sunt permanente. Atomii aflați în poziții greșite sunt mai puțin stabili și se dizolvă mai ușor în contact cu apa. Ciclurile naturale de precipitații, maree și inundații, urmate de perioade de uscare, curăță în mod repetat suprafața cristalelor. Acest proces permite formarea unor straturi noi, corect aranjate. Pe perioade geologice lungi, acest mecanism duce la acumularea masivă de dolomită în rocile antice.
Simulări avansate și experimente decisive
Pentru a-și testa teoria, echipa de cercetare a folosit simulări atomice complexe. Un software dezvoltat la Centrul PRISMS al Universității din Michigan a făcut posibilă modelarea procesului. Joonsoo Kim, primul autor al studiului, a explicat că ceea ce ar fi necesitat anterior peste 5.000 de ore de calcul pe un supercomputer, acum poate fi realizat în doar 2 milisecunde pe un computer de birou.
Confirmarea experimentală a venit din Japonia, de la Universitatea Hokkaido. Acolo, cercetătorii au plasat un mic cristal de dolomită într-o soluție cu calciu și magneziu. Folosind un fascicul de electroni, au dizolvat repetat defectele care apăreau. Rezultatul a fost o creștere a cristalului până la aproximativ 100 de nanometri, echivalentul a circa 300 de straturi de dolomită. Experimentele anterioare nu reușiseră să producă mai mult de cinci straturi.
Această descoperire importantă ar putea avea implicații semnificative în domeniul tehnologiei. Wenhao Sun, profesorul coordonator al studiului, a subliniat că teoria lor demonstrează posibilitatea de a crește rapid materiale fără defecte, prin dizolvarea periodică a imperfecțiunilor în timpul creșterii. Această abordare ar putea fi aplicată la fabricarea de semiconductori, panouri solare și baterii de înaltă performanță.
