محققان یکی از اسرار زمین‌شناسی باستانی به نام «مشکل دولومیت» را کشف کرده‌اند و موفق به شبیه‌سازی تولید کانی دولومیت شده‌اند.
به گزارش ایرنا از شبکه فناوری، 200 سال است که دانشمندان برای ایجاد این ماده معدنی در آزمایشگاه تلاش می کنند اما موفق نشده اند. اکنون تیمی از محققان دانشگاه میشیگان و دانشگاه هوکایدو در ژاپن به لطف نظریه جدیدی که از شبیه سازی اتمی به دست آمده است، سرانجام موفق شده اند.
موفقیت این محققان یکی از معماهای زمین شناسی باستانی معروف به “مسئله دولومیت” را حل کرد. دولومیت، یک کانی مهم در دولومیت‌های ایتالیا، آبشار نیاگارا و صخره‌های سفید دوور، در سنگ‌های قدیمی‌تر از 100 میلیون سال به وفور یافت می‌شود اما در سازندهای جدید تقریباً وجود ندارد.
ونهائو سان، استاد مواد در دانشگاه میشیگان و یکی از نویسندگان این مقاله تحقیقاتی که منتشر شده، می‌گوید: «اگر ما درک کنیم که دولومیت چگونه در طبیعت شکل می‌گیرد، ممکن است بتوانیم استراتژی‌های جدیدی را برای ترویج رشد کریستال در مواد فن‌آوری مدرن بیاموزیم. در مجله “علم”
راز تولید دولومیت در آزمایشگاه پس از شکست های قبلی، رفع عیوب ساختار معدنی همزمان با رشد است. وقتی مواد معدنی در آب تشکیل می‌شوند، اتم‌ها معمولاً در لبه‌های سطح کریستال در حال رشد ذخیره می‌شوند، اما لبه رشد دولومیت از ردیف‌های متناوب کلسیم و منیزیم تشکیل شده است.
در آب، کلسیم و منیزیم به طور تصادفی به بلورهای دولومیت در حال رشد، اغلب در مکان‌های نامناسب، می‌چسبند و از تشکیل لایه‌های دولومیت بیشتر جلوگیری می‌کنند. این بی نظمی ها و بی نظمی ها باعث کاهش رشد دولومیت می شود، بنابراین 10 میلیون سال طول می کشد تا تنها یک لایه دولومیت معمولی ساخته شود.
اما خوشبختانه این عیوب دائمی نیستند و چون اتم های بی نظم پایداری کمتری دارند، وقتی این ماده معدنی در آب شسته شود، ابتدا این اتم ها حل می شوند. از طریق شستشوی مداوم و حذف این عیوب، به عنوان مثال از باران یا آب و هوا، یک لایه دولومیت در عرض چند سال تشکیل می شود.
برای شبیه سازی صحیح روند رشد و تشکیل دولومیت، این محققان باید محاسبه می کردند که اتم ها چقدر قوی یا ضعیف به سطح دولومیت موجود می چسبند. دقیق ترین شبیه سازی به انرژی تراکنش های فردی بین الکترون ها و اتم ها در کریستال در حال رشد نیاز دارد. چنین محاسبات دشواری معمولاً به انرژی زیادی نیاز دارد، اما نرم افزار توسعه یافته در دانشگاه میشیگان یک میانبر ارائه می دهد.
برایان پوچالا، یکی از سازندگان این نرم‌افزار می‌گوید: «نرم‌افزار ما انرژی برخی آرایش‌های اتمی را محاسبه می‌کند و سپس از آنها برای پیش‌بینی انرژی آرایش‌های دیگر بر اساس تقارن ساختار بلوری استفاده می‌کند.
این میانبر امکان شبیه سازی شکل گیری و رشد دولومیت ها را در مقیاس های زمانی زمین شناسی ممکن کرد. درس های آموخته شده از مشکل دولومیت می تواند به مهندسان کمک کند تا مواد با کیفیت بالاتر برای نیمه هادی ها، پنل های خورشیدی و سایر فناوری ها تولید کنند.