Научный прорыв: впервые в лаборатории удалось вырастить кристаллы доломита

Исследователи из Мичиганского университета совместно с коллегами из Университета Хоккайдо в Японии сумели воспроизвести процесс образования доломита — минерала, распространённого в древних породах, но почти не встречающегося в современных. Это открытие объясняет причину его медленного роста и предлагает возможный механизм формирования доломитовых пластов в природе.

На протяжении двух столетий попытки вырастить доломит в лаборатории не приносили успеха: структура минерала, состоящая из чередующихся слоёв кальция и магния, формировала дефекты, тормозящие рост. Учёные установили, что в природных условиях эти дефекты устраняются благодаря циклам растворения и осаждения — например, при приливах или осадках, когда поверхность кристалла частично растворяется, а затем вновь наращивается упорядоченно.

Исследователи смоделировали этот процесс на атомном уровне с помощью программного обеспечения, разработанного в Центре прогнозирования структуры материалов Мичиганского университета. Алгоритм позволил ускорить расчёты, ранее требовавшие тысяч часов вычислений, до долей миллисекунды. Теоретические выводы подтвердились в эксперименте: в лаборатории крошечный кристалл доломита подвергали многократному воздействию электронного пучка, вызывавшему частичное растворение и восстановление структуры. После серии из тысяч импульсов кристалл увеличился на сотни атомных слоёв, что ранее считалось невозможным.

Полученные данные объясняют, почему доломит образуется в больших количествах только в древних породах, где природные циклы действовали миллионы лет. Кроме того, принцип периодического удаления дефектов может быть использован при производстве современных материалов — от полупроводников до элементов аккумуляторов, где требуется контроль над чистотой и структурой кристаллов.

Источник: ScienceDaily