راز ۲۰۰ ساله زمین‌شناسی کشف شد

به نقل از «تکنولوژی‌ نتورک»، زمان ۲۰۰ سال دانشمندان تلاش می کردند که این ماده معدنی را در آزمایشگاه بسازند اما موفق نشدند؛ حال یک تیم از محققان دانشگاه «میشیگان» و دانشگاه «هوکایدو» در ژاپن به لطف یک تئوری تازه برگرفته از همانند‌سازی‌های اتمی در نهایت موفق به این کار شدند.

پیروزی این محققان جهت حل یکی از اسرار قدیمی زمین‌شناسی موسوم به «مساله دلومیت» شده است. «دلومیت» یک ماده معدنی مهم در کوه های دلومیت ایتالیا، آبشار نیاگارا و صخره‌های سفید «داور» (Dover)، در سنگ های قدیمی‌تر از ۱۰۰ میلیون سال به وفور یافت می بشود اما در فرماسیون‌های جدیدتر تقریبا اثری از آن نیست.

«ونهائو سان» استاد مواد در دانشگاه میشیگان و از مولفان این گزارش تحقیقی انتشار کردن یافته در نشریه «ساینس» او گفت: اگر بفهمیم که دلومیت چطور در طبیعت تشکیل می بشود امکان پذیر استراتژی‌های جدیدی برای ترقی رشد کریستالی مواد فناورانه مدرن یاد بگیریم.

رمز و راز تشکیل دلومیت در آزمایشگاه بعد از ناکامی‌های قبل، برداشتن نقایص در ساختار معدنی همزمان با رشد آن است. هنگامی مواد معدنی در آب شکل می گیرند، اتم‌ها طبق معمول در لبه‌های سطح کریستالی در حال رشد ذخیره می شوند اما لبه رشد دلومیت از ردیف‌های متغیر و جابجا شونده کلسیم و منیزیم راه اندازی می بشود.

در داخل آب، کلسیم و منیزیم بطور اتفاقی به کریستال دلومیت در حال رشد متصل می شوند و زیاد تر در نقاط نامناسب و نادرست متصل می شوند که این کار از تشکیل لایه‌های زیاد تر دلومیت جلوگیری می کند. این بی‌نظمی و اختلال جهت می بشود که رشد دلومت آهسته بشود بطوری که ساخت تنها یک لایه از دلومیت منظم ۱۰ میلیون سال زمان می برد.

اما خوشبختانه این نقایص مداوم نیستند و از آنجا که اتم‌های بی‌نظم پایداری کمتری دارند هنگامی که این ماده معدنی در آب شسته می بشود آن اتم ها اول از همه حل می شوند. شستشوی مداوم و حذف این نقایص برای مثال با باران یا جذر و مد جهت می بشود که یک لایه دلومیت در ظرف چند سال شکل بگیرد.

این محققان برای همانند‌سازی صحیح فرایند رشد و شکل گیری دلومیت، باید محاسبه می‌کردند که اتم‌ها با چه قوت یا ضعفی به یک سطح دلومیت حاضر متصل می شوند. دقیق‌ترین همانند‌سازی نیازمند انرژی یکایک تراکنش‌ها بین الکترون ها و اتم ها در کریستال در حال رشد است. این چنین محاسبات سختی طبق معمول نیازمند مقادیر بسیاری نیرو است اما نرم‌افزار تشکیل شده در دانشگاه میشیگان یک راه بین‌بر برای این کار اراعه داد.

«برایان پوچالا» از تولیدکنندگان این نرم افزار می گوید: نرم افزار ما انرژی برخی از ترتیبات اتمی را محاسبه می‌کند و سپس از آن برای پیش بینی انرژی دیگر ترتیبات بر پایه تقارن ساختار کریستالی منفعت گیری می کند.

این راه بین‌بر امکان همانند‌سازی شکل گیری و رشد دلومیت در مقیاس‌های وقتی زمین‌شناسی را فراهم کرد. درس‌های آموخته شده از «مساله دلومیت» می تواند به مهندسان پشتیبانی کند تا مواد با کیفیت بالاتر برای نیمه‌رساناها، پنل‌های خورشیدی و دیگر فناوری‌ها تشکیل کنند.