Dolomită, un mineral întâlnit în locuri spectaculoase precum Munții Dolomiti din Italia sau Cascada Niagara, a prezentat o enigmă pentru cercetători: deși abundă 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, pare să fi elucidat misterul.

De ce Dolomita Refuză să „Crească” în Laborator

Problema, potrivit cercetărilor, se află în structura cristalină a dolomitei. Aceasta este compusă din straturi alternante de calciu și magneziu. În procesul de formare, atomii de calciu și magneziu se pot atașa aleatoriu, creând defecte structurale. Aceste defecte blochează creșterea ulterioară a cristalului, încetinind drastic procesul. Formarea unui singur strat ordonat ar putea dura, în astfel de condiții, milioane de ani.

Soluția găsită de natură: Cicluri și curățare

Cercetătorii au descoperit că natura are propria soluție la această problemă. Defectele structurale nu sunt permanente. Atomii plasați incorect sunt mai puțin stabili și se dizolvă ușor în contact cu apa. Ciclurile repetate de precipitații, maree sau inundații, urmate de perioade de uscare, curăță în mod natural suprafața cristalului. Acest proces permite formarea unor straturi noi, corect aranjate. Pe perioade geologice lungi, acest mecanism duce la formarea depozitelor mari de dolomită observate în rocile antice.

Experimente și aplicații tehnologice

Pentru a-și testa teoria, echipa de cercetare a simulat creșterea dolomitei la nivel atomic, utilizând un software dezvoltat la Centrul PRISMS al Universității din Michigan. În același timp, la Universitatea Hokkaido din Japonia, cercetătorii au realizat un experiment. Un mic cristal de dolomită a fost plasat într-o soluție cu calciu și magneziu. Ulterior, au fost pulsate fascicule de electroni, dizolvând periodic defectele. Rezultatul a fost o creștere a cristalului până la aproximativ 100 de nanometri, echivalentul a circa 300 de straturi de dolomită, un rezultat fără precedent.

Descoperirea ar putea avea implicații semnificative pentru tehnologie. „Teoria noastră arată că se pot crește rapid materiale fără defecte, dacă se dizolvă periodic defectele în timpul creșterii”, a declarat profesorul Wenhao Sun, coordonatorul studiului. Principiul de dizolvare a defectelor structurale ar putea fi aplicat în producția de semiconductori, panouri solare sau baterii de înaltă performanță.