El "problema de la dolomita" ha desconcertado a los científicos durante dos siglos y ya ha sido resuelto

Un célebre misterio cristalino se ha disuelto repentinamente bajo la luz de la nueva ciencia.

Por Darren Orf

 

La dolomita está presente en todo el mundo. Es un carbonato de calcio y magnesio que se encuentra en las montañas Dolomitas del norte de Italia (obviamente), pero también en las cataratas del Niágara en Norteamérica y en los Acantilados Blancos de Dover en el Reino Unido. En total, este útil mineral para la construcción constituye alrededor del 2% de la corteza terrestre.

Pero, en contraste con su relativa abundancia natural, los científicos no han conseguido recrear la dolomita en el laboratorio durante casi dos siglos, dando lugar a lo que los expertos denominan el "Problema de la Dolomita". Pero un nuevo trabajo de científicos de la Universidad de Michigan (UM) y la Universidad de Hokkaido en Sapporo (Japón) parece haber resuelto por fin este enigma geológico aprovechando un software propio y disolviendo los defectos cristalinos con un haz de electrones. Los resultados del estudio se publicaron en la revista Science el pasado mes de noviembre.

"En el pasado, los cultivadores de cristales que querían fabricar materiales sin defectos intentaban cultivarlos muy lentamente... nuestra teoría demuestra que se pueden cultivar materiales sin defectos rápidamente, si se disuelven periódicamente los defectos durante el crecimiento", dijo Wenhao Sun, científico de la UM y autor correspondiente, en un comunicado de prensa. "Si entendemos cómo crece la dolomita en la naturaleza, podríamos aprender nuevas estrategias para promover el crecimiento cristalino de los materiales tecnológicos modernos".

La dolomita suele encontrarse en rocas de más de 100 millones de años, lo que significa que este mineral tarda mucho tiempo en formarse. Según los investigadores, este lento ritmo de crecimiento puede atribuirse a cómo se forma la estructura cristalina de la dolomita. El borde de crecimiento del mineral está formado por filas alternas de calcio y magnesio, y en el agua, estos elementos se adhieren aleatoriamente a los lugares equivocados e impiden la formación de dolomita. Mientras que la Tierra tiene una paciencia casi infinita para esperar a que se produzca este lento crecimiento (por ejemplo, sólo se produce una capa de dolomita cada 10 millones de años de lentitud), los seres humanos -con sus vidas comparativamente infinitesimales- no la tienen.

Para averiguar cómo acelerar este proceso natural, los científicos necesitaban comprender cómo se adhieren estos defectos a la superficie de la dolomita. Normalmente, esto llevaría miles de horas de supercomputación, pero el nuevo software de la UM aprovecha una técnica novedosa para completar estas simulaciones "en 2 milisegundos en un ordenador de sobremesa", según un investigador.

"Nuestro programa calcula la energía de algunas disposiciones atómicas y, a continuación, extrapola para predecir las energías de otras disposiciones basándose en la simetría de la estructura cristalina", explica en un comunicado de prensa Brian Puchala, investigador científico asociado y coautor del programa.

Una vez que el equipo de la UM comprendió cómo crece la dolomita en estas largas escalas de tiempo geológico, los científicos de la Universidad de Hokkaido tomaron las riendas. Aunque los microscopios electrónicos de transmisión suelen utilizarse para obtener imágenes de objetos increíblemente pequeños, también tienen un subproducto útil que los hace perfectamente adecuados para este experimento en particular.

"Los microscopios electrónicos suelen utilizar haces de electrones sólo para obtener imágenes de las muestras", explica Yuki Kimura, de la Universidad de Hokkaido, en un comunicado de prensa. "Sin embargo, el haz también puede dividir el agua, lo que produce un ácido que puede disolver los cristales. Normalmente esto es malo para la obtención de imágenes, pero en este caso, la disolución es exactamente lo que queríamos".

El equipo de Kimura colocó una muestra de dolomita en una solución de calcio/magnesio e hizo pulsar un haz de electrones 4.000 veces durante dos horas. El ácido resultante disolvió eficazmente cualquier defecto y permitió que la dolomita creciera unos 100 nanómetros. Esto equivale a unas 300 capas de dolomita, es decir, 60 veces más de lo que jamás se había cultivado en un laboratorio. Es de esperar que desvelar los secretos del crecimiento de la dolomita ayude a futuros científicos a comprender los procesos geológicos de otros minerales, especialmente los utilizados en semiconductores.

De vez en cuando, la impaciencia da sus frutos.

Vía: Popular Mechanics

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