Dolomita, mineralul care împodobește Munții Dolomiti din Italia și alte locuri spectaculoase, a dat bătăi de cap cercetătorilor. Deși abundentă în roci vechi de peste 100 de milioane de ani, formarea sa în medii mai recente este extrem de rară. Un nou studiu dezvăluie enigma din spatele acestui fenomen, oferind totodată perspective interesante pentru tehnologie.

Misterul dolomitei: de ce este greu de produs

Cercetătorii de la Universitatea din Michigan și Universitatea Hokkaido din Japonia au identificat principala problemă. Structura dolomitei este alcătuită din straturi alternante de calciu și magneziu. În procesul de cristalizare, atomii acestor elemente se pot atașa aleatoriu, generând defecte structurale. Aceste imperfecțiuni împiedică creșterea ulterioară a cristalului, încetinind drastic procesul.

Conform calculelor, formarea unui singur strat perfect aliniat ar putea dura până la 10 milioane de ani. Această viteză extrem de mică explică dificultatea de a obține dolomită în laborator.

Soluția naturii: cicluri și curățenie

Studiul a arătat că defectele structurale nu sunt permanente. Atomii poziționați greșit sunt mai instabili și se dizolvă ușor în contact cu apa. În mediul natural, ciclurile repetate de precipitații, maree sau inundații, urmate de perioade de uscare, curăță regulat suprafața cristalelor. Zonele defectuoase sunt îndepărtate, permițând formarea unor straturi noi, corect aranjate. Acest proces, desfășurat pe perioade geologice lungi, conduce la formarea depozitelor mari de dolomită din rocile străvechi.

Experimente revoluționare și aplicații viitoare

Echipa de cercetare a folosit simulări atomice pentru a testa ipoteza. Un soft-ware dezvoltat la Centrul PRISMS al Universității din Michigan a făcut posibilă modelarea procesului. Apoi, cercetătorii de la Universitatea Hokkaido au realizat un experiment remarcabil. Aceștia au plasat un cristal mic de dolomită într-o soluție cu calciu și magneziu, pulsând un fascicul de electroni de 4.000 de ori în două ore. Fasciculele 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.

Descoperirea are potențialul de a revoluționa diverse domenii tehnologice. Potrivit profesorului Wenhao Sun, coordonatorul studiului, „teoria noastră arată că se pot crește rapid materiale fără defecte, dacă se dizolvă periodic defectele în timpul creșterii.” Această abordare ar putea fi aplicată în producția de semiconductori, panouri solare sau baterii de înaltă performanță.