معمای 200 ساله حل شد - فروش برتر

به مدت 200 سال دانشمندان کوشش می کردند که این ماده معدنی را در آزمایشگاه بسازند اما پیروز نشدند؛ حال یک تیم از محققان دانشگاه میشیگان و دانشگاه هوکایدو در ژاپن به لطف یک تئوری تازه برگرفته از شبیه سازی های اتمی در نهایت پیروز به این کار شدند.

پیروزیت این محققان موجب حل یکی از اسرار قدیمی زمین شناسی موسوم به مساله دلومیت شده است. دلومیت یک ماده معدنی مهم در کوه های دلومیت ایتالیا، آبشار نیاگارا و صخره های سفید داور (Dover)، در سنگ های قدیمی تر از 100 میلیون سال به وفور یافت می گردد اما در فرماسیون های تازهتر تقریبا اثری از آن نیست.

• کشف یک گونه تازه دایناسور در برزیل/ ردپایی از میلیون ها سال پیش

ونهائو سان استاد مواد در دانشگاه میشیگان و از مولفان این گزارش تحقیقی انتشار یافته در نشریه ساینس گفت: اگر بفهمیم که دلومیت چگونه در طبیعت ایجاد می گردد ممکن است استراتژی های تازهی برای ارتقای رشد کریستالی مواد فناورانه مدرن یاد بگیریم.

کشف ساختارهای زیبای کریستالی

رمز و راز فراوری دلومیت در آزمایشگاه پس از شکست های گذشته، برداشتن نقایص در ساختار معدنی همزمان با رشد آن است. وقتی مواد معدنی در آب شکل می گیرند، اتم ها معمولا در لبه های سطح کریستالی در حال رشد ذخیره می شوند اما لبه رشد دلومیت از ردیف های متغیر و جابجا شونده کلسیم و منیزیم تشکیل می گردد.

در داخل آب، کلسیم و منیزیم بطور تصادفی به کریستال دلومیت در حال رشد متصل می شوند و اغلب در نقاط نامناسب و اشتباه متصل می شوند که این امر از ایجاد لایه های بیشتر دلومیت جلوگیری می نماید. این بی نظمی و اختلال موجب می گردد که رشد دلومت آهسته گردد بطوری که ساخت تنها یک لایه از دلومیت منظم 10 میلیون سال زمان می برد.

اما خوشبختانه این نقایص مداوم نیستند و از آنجا که اتم های بی نظم پایداری کمتری دارند وقتی که این ماده معدنی در آب شسته می گردد آن اتم ها اول از همه حل می شوند. شستشوی مداوم و حذف این نقایص مثلا با باران یا جذر و مد موجب می گردد که یک لایه دلومیت در ظرف چند سال شکل بگیرد.

این محققان برای شبیه سازی صحیح فرایند رشد و شکل گیری دلومیت، باید محاسبه می کردند که اتم ها با چه قدرت یا ضعفی به یک سطح دلومیت موجود متصل می شوند. دقیق ترین شبیه سازی نیازمند انرژی یکایک تراکنش ها بین الکترون ها و اتم ها در کریستال در حال رشد است. چنین محاسبات دشواری معمولا نیازمند مقادیر زیادی نیرو است اما نرم افزار فراوری شده در دانشگاه میشیگان یک راه میان بر برای این کار ارائه داد.

برایان پوچالا از فراورینمایندگان این نرم افزار می گوید: نرم افزار ما انرژی بعضی از ترتیبات اتمی را محاسبه می نماید و سپس از آن برای پیش بینی انرژی سایر ترتیبات بر اساس تقارن ساختار کریستالی استفاده می نماید.

این راه میان بر امکان شبیه سازی شکل گیری و رشد دلومیت در مقیاس های زمانی زمین شناسی را فراهم کرد. درس های آموخته شده از مساله دلومیت می تواند به مهندسان یاری کند تا مواد با کیفیت بالاتر برای نیمه رساناها، پنل های خورشیدی و سایر فناوری ها فراوری نمایند.

5858