جيولوجيون يُصنّعون الدولوميت مخبريا.. بعد قرنين من المحاولات

لفترات طويلة حاول علماء الجيولوجيا مرارا وتكرارا في مختبراتهم صناعة معدن الدولوميت، وهو أحد المعادن الشائعة الموجودة في الطبيعة، وذلك في محاكاة الظروف الطبيعية الملائمة، وكانت مكافأتهم بعد مرور قرنين من الزمن أن تُوجوا أخيرا بتحقيق هدفهم المنشود بفضل مجموعة من الباحثين من جامعة ميشيغان الأميركية وجامعة هوكايدو اليابانية، بعد اعتمادهم على نهج جديد مشتق من عمليات المحاكاة الذريّة.

ولم يكشف هذا الإنجاز عن لغز جيولوجي طويل الأمد فحسب، بل إنه يعد مدخلا كبيرا في صناعة مواد ومعادن بلورية جديدة.

وجاء تصنيف الدولوميت بصفاته المعدنية المعروفة اليوم في عام 1792 من قبل عالم الطبيعة السويسري نيكولا دي سوسير، إذ يتكون من كربونات الكالسيوم والمغنسيوم. ووُجِد استخدامه بكثرة في مباني روما القديمة، ويتميّز بشكله الأخاذ بفضل البلورات البيضاء والسمراء والرمادية والوردية كذلك.

وتتعدد استخداماته اليوم لعدّة أغراض كحجر للزينة، ولصهر الحديد والصلب، وفي صناعة الزجاج المصقول، ويُعد ذا قيمة اقتصادية لتخزينه للبترول أيضا.

ويكمن الاكتشاف الذي حققه العلماء في قدرتهم على صناعة الدولوميت في المختبرات بفضل محاكاة تشكيل شبكة بلورية مستقرة على المستوى الذري، وهو على عكس عمليات المحاكاة السابقة، إذ إنّ المنهجية المبتكرة أخذت بعين الاعتبار التغيرات الديناميكية في البنية الذرية مع مرور الوقت.

وكانت الطريقة المتبعة باستخدام بلورة الدولوميت الدقيقة كبذرة للنمو اللاحق بغمرها في محلول من الكالسيوم والمغنيسيوم، ثمّ تعريضها للشعاع الإلكتروني وضربها شعاعيا 4000 مرّة على مدى ساعتين.

وتعمل هذه العملية على تقسيم المحلول مما ينتج عنه حمض يزيل البقع غير المستقرة مع الحفاظ على البقع المستقرة، وبعدها تُملأ الشواغر والمناطق الفارغة الناتجة في البنية البلورية بسرعة عن طريق ترسيب ذرات المغنيسيوم والكالسيوم من المحلول وتشكيل الصفوف الأساسية من الذرات التي تشكّل معدن الدولوميت لاحقا.

ويقدم الحل المكتشف لصناعة معدن الدولوميت نموذجا جديدا في مجالي الهندسة وصناعة المواد البلورية، على عكس الطرق التقليدية التي سعت إلى صناعة وتنمية مواد خالية من العيوب ببطء. وتشير هذه النظرية إلى أنه يمكن صناعة المواد الخالية من العيوب بسرعة عن طريق إذابة العيوب بشكل دوري في أثناء عملية النمو.

ويعتقد الباحثون أنّ تطبيقات مرتقبة ستعود بالفائدة على العديد من التقنيات الحديثة مثل أشباه الموصلات والألواح الشمسية والبطاريات وتطبيقات تقينة أخرى.

المصدر: الجزيرة