Po 200 letech vědci vyřešili záhadu vzniku dolomitu: Klíčem k růstu krystalů je jejich pravidelné „omývání“

Vědci z Michiganské univerzity a univerzity v Hokkaidó konečně pochopili, proč je tak těžké v laboratorních podmínkách vytvořit dolomit. Tento minerál, který tvoří celá pohoří, jako jsou italské Dolomity, byl pro geology hádankou přes dvě století.

Vědci z Michiganské univerzity a univerzity v Hokkaidó konečně pochopili, proč je tak těžké v laboratorních podmínkách vytvořit dolomit. Tento minerál, který tvoří celá pohoří, jako jsou italské Dolomity, byl pro geology hádankou přes dvě století. Ačkoliv je v horninách starších než 100 milionů let velmi hojný, v novějších geologických vrstvách se téměř nevyskytuje a v laboratoři se jeho krystaly nedařilo vypěstovat.

Problém spočívá v atomární struktuře dolomitu, kterou tvoří přísně střídající se vrstvy vápníku a hořčíku. Při růstu krystalu se tyto prvky často usazují náhodně, což vytváří drobné strukturní vady. Tyto chyby v uspořádání blokují další růst krystalu. V běžných laboratorních podmínkách by vytvoření jediné dokonale uspořádané vrstvy dolomitu trvalo až 10 milionů let. Výzkumníci však zjistili, že v přírodě tyto vady nejsou trvalé.

Klíčem k úspěchu je proces, při kterém se chyby v krystalu doslova odplavují. Atomy, které jsou na špatném místě, jsou totiž méně stabilní a při kontaktu s vodou se snadněji rozpouštějí. Přírodní cykly, jako je střídání přílivu a odlivu nebo pravidelné srážky, opakovaně omývají povrch vznikajícího krystalu. Tím se odstraňují vadné části a uvolňuje se místo pro nové, správně uspořádané vrstvy. Namísto milionů let tak může dolomit v přírodě narůst v mnohem kratších intervalech.

Simulace krystalů v atomárním měřítku

K potvrzení této teorie vědci využili pokročilé počítačové modelování. Odborníci z centra PRISMS vyvinuli software, který dokáže vypočítat interakce mezi atomy s nevídanou rychlostí. Výpočet, který by na superpočítači běžně trval pět tisíc hodin, zvládne tento program na běžném stolním počítači za dvě milisekundy. Díky tomu bylo možné nasimulovat růst krystalů v časových úsecích, které odpovídají reálným geologickým procesům.

Teorii následně vědci ověřili v laboratoři pomocí elektronového mikroskopu. Krystaly dolomitu vystavili pulzům elektronového paprsku, které simulovaly proces „omývání“ a rozpouštění vadných vrstev. Výsledkem byl rekordní nárůst krystalické struktury. Tento objev má významný přesah i mimo geologii. Pochopení mechanismu, jakým se krystaly zbavují vad, může vést k vývoji nových strategií pro výrobu moderních technologických materiálů, které se využívají v elektronice nebo energetice.