Dolomita este un mineral fascinant, întâlnit în locații celebre precum Munții Dolomiți din Italia, Cascada Niagara sau formațiunile Hoodoos din Utah. Deși este abundent în roci vechi de peste 100 de milioane de ani, formarea sa în medii mai recente este un fenomen rar. Această contradicție a stârnit curiozitatea cercetătorilor de-a lungul timpului.
Recent, o echipă de cercetători de la Universitatea din Michigan și Universitatea Hokkaido din Japonia a identificat motivele acestei situații, conform unui articol publicat de Science Daily.
Structura dolomitei este compusă din straturi alternative de calciu și magneziu. Pe măsură ce cristalul se formează, atomi de calciu și magneziu se atașează adesea într-o manieră aleatorie, în loc să se alinieze corespunzător. Această aliniere defectuoasă generează imperfecțiuni structurale care împiedică creșterea ulterioară a cristalului. Astfel, viteza de formare devine extrem de lentă, iar realizarea unui singur strat bine organizat ar putea dura chiar până la 10 milioane de ani.
Dar natura are mecanisme ingenioase de a rezolva această problemă. Cercetătorii au descoperit că defectele nu sunt întotdeauna permanente. Atomii aflați în poziții greșite sunt mai instabili și se dizolvă mai ușor în prezența apei. În natură, cicluri repetate de precipitații, maree, inundații și uscăciune curăță aceste zone defectuoase. Astfel, suprafața cristalului devine din nou liberă, permițând formarea unor straturi noi, corect aranjate. Pe parcursul unor perioade geologice extinse, acest proces contribuie la acumularea de dolomită în rocile antice.
Pentru a-și valida teoria, echipa a realizat simulări atomice ale creșterii dolomitei. Un software dezvoltat la Centrul PRISMS al Universității din Michigan a facilitat aceste calcule. „În mod normal, fiecare etapă atomică ar necesita peste 5.000 de ore pe un supercomputer”, a explicat Joonsoo Kim, principalul autor al studiului. „Acum, putem efectua aceleași calcule în doar 2 milisecunde pe un computer de birou”.
Confirmarea experimentală a fost realizată în Japonia, unde cercetătorii de la Universitatea Hokkaido au plasat un mic cristal de dolomită într-o soluție de calciu și magneziu. Aceștia au aplicat un fascicul de electroni de 4.000 de ori în decurs de două ore, dizolvând defectele pe măsură ce acestea apăreau. În urma acestui proces, cristalul a crescut la dimensiunea de aproximativ 100 de nanometri, echivalentul a circa 300 de straturi de dolomită. Experimentele anterioare nu au reușit vreodată să genereze mai mult de cinci straturi.
Această descoperire are implicații semnificative dincolo de geologie. „Teoria noastră sugerează că este posibil să se crească rapid materiale fără defecte, prin dizolvarea periodică a acestora în timpul procesului de formare”, a declarat Wenhao Sun, profesorul coordonator al studiului. Acest principiu ar putea fi aplicat în diverse domenii, inclusiv în producția de semiconductori, panouri solare sau baterii de înaltă performanță.
