Учені нарешті вирішили "проблему доломіту": 200 років не могли розгадати загадку

Таємниця, яка переслідувала вчених протягом двох століть, нарешті розкрита. Мінерал доломіт, який був виявлений у багатьох стародавніх гірських породах, довгий час не вдавалося створити в лабораторних умовах. І це при тому, що вчені створювали ті самі умови, в яких він утворився в природі. Автори дослідження, опублікованого в журналі Science, змогли розгадати давню загадку і з'ясували, як створити кристали доломіту в лабораторії, пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Мінерал доломіт зустрічається в гірських породах, яким понад 100 млн років. На його честь навіть названо гірський масив — Доломітові Альпи. Доломіт можна виявити в Італії, Австрії, Великій Британії та США. Доломіт становить 30% класів мінералів під назвою карбонати в корі Землі, але його немає в гірських породах, що утворилися відносно недавно.

Уперше доломіт виявили 1792 року в стародавніх гірських породах в Альпах. Вчені намагалися понад 200 років створити цей кристали мінералу в лабораторних умовах, але це в них не виходило. Виникла парадоксальна ситуація, що цей мінерал існує в природі, але створити його в лабораторії не можна. Ця ситуація отримала назву "проблема доломіту". Але нарешті цю проблему вирішено.

Кристали доломіту в природних умовах утворюються протягом тисячоліть шляхом накопичення шарів кальцію і магнію. Але є одна проблема. Коли поруч є вода, атоми кальцію і магнію випадковим чином прикріплюються до кристалів доломіту, що ростуть, і створюються дефекти. Ці дефекти заважають правильному формуванню шарів мінералу, тому створення всього лише одного впорядкованого шару доломітової породи займає 10 млн років.

Автори дослідження використовували нове програмне забезпечення, щоб створити моделі всіх можливих взаємодій, які відбуваються між атомами в кристалі доломіту, що росте.

За словами вчених, доломіт ростиме швидше, якщо чергуватимуться цикли зростання з нижчою концентрацією кальцію і магнію. Більшість кристалів добре ростуть у розчині, тобто там, де їхні атомні компоненти присутні на дуже високому рівні. Однак у випадку доломіту це призводить лише до більшої кількості дефектів і сповільнює ріст.

Вчені помістили кристал доломіту в розчин з кальцію і магнію й піддали його ударам електронного променя, щоб викликати розчинення кристала. У результаті дефектні ділянки кристала були видалені, а нормальні ділянки стали більш стабільними, що дало змогу кристалу доломіту вирости. У результаті вчені отримали 300 нових шарів доломіту, а сам кристал виріс на 100 нанометрів. Раніше в лабораторії могли створити не більше 5 шарів.

Отримані результати відповідають тому, що можна спостерігати в природі. Тобто цикли з великою кількістю води, там, де знаходяться доломітові породи, змінюються більш посушливими циклами.

За словами вчених, оскільки невпорядковані атоми менш стабільні, вони розчиняються першими під час промивання доломіту водою. Якщо вода буде часто змивати дефекти, що з'явилися, то в такий спосіб шари доломіту можуть формуватися всього за кілька років.

Вчені кажуть, що вивчення того, як швидко вирощувати бездефектні кристали, може мати важливе значення для виробництва напівпровідників, сонячних панелей і батарей.

Як уже писав Фокус, пустелі Лівії зовсім не такі безплідні, як вважалося, адже вони приховують воду. Вчені дійшли висновку, що під пісками і горами лівійської пустелі ховається величезний підземний оазис.