La dolomite est un minéral qui forme des chaînes de montagnes comme les Dolomites italiennes, mais elle est aussi le protagoniste d’une bizarrerie qui intrigue les scientifiques depuis deux cents ans et qui, selon une étude, a finalement été résolue.
La théorie et les expériences qui apportent une solution au soi-disant « problème de la dolomite » sont expliquées dans une étude menée par l’Université du Michigan (États-Unis), publiée jeudi par revue Science et qui souligne l’importance des fluctuations au sein d’un environnement géochimique.
La dolomite est un minéral composé de couches ordonnées de carbonate de calcium et de magnésium qui forme des montagnes comme les Dolomites ou les chutes du Niagara (États-Unis).
Parce qu’il est très abondant dans les roches âgées de plus de 100 millions d’années, il est quasiment absent des formations plus jeunes. De plus, depuis que ce minéral a été découvert par les Français en 1791 Déodat de Dolomieules scientifiques n’ont pas pu le créer en laboratoire dans les conditions dans lesquelles il se serait formé naturellement.
« Comprendre comment il se développe dans la nature peut nous aider à apprendre de nouvelles stratégies pour promouvoir la croissance cristalline des matériaux technologiques modernes », souligne Wenhao Sun de l’Université du Michigan, l’un des auteurs de l’article.
Une proposition « brillante »
Les chercheurs présentent une proposition « très brillante » avec une expérience « très intéressant», basé sur la microscopie électronique et les calculs informatiques, a déclaré le chercheur Juan Manuel García-Ruíz du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC), qui n’a pas participé à l’étude mais a écrit un article dans le Science où vous commentez.
L’équipe, également composée de scientifiques de l’Université d’Hokkaido (Japon), a découvert que pour construire des montagnes de dolomite, il est nécessaire de la dissoudre périodiquement. Lorsque les minéraux se forment dans l’eau, les atomes se déposent généralement proprement le long d’un bord de la surface du cristal en croissance.
Dans le cas de la dolomite, cette crête est constituée de rangées alternées de calcium et de magnésium qui s’attachent de manière aléatoire et souvent dans le mauvais ordre, créant des défauts qui empêchent la formation de couches supplémentaires et ralentissent leur croissance de plusieurs millions d’années. Mais s’il y a des fluctuations de température ou de salinité là où le minéral se forme, comme cela peut se produire sur une plage ou dans un lagon, le temps d’élimination est considérablement réduit, souligne García-Ruíz.
Le secret de la « culture » de la dolomite en laboratoire était d’éliminer les défauts de la structure minérale qui empêchent la formation de couches supplémentaires. Parce que les atomes désordonnés sont moins stables que les atomes dans la bonne position, ils se dissolvent en premier.
Le lavage répété de ces failles – par exemple par les cycles de pluie ou de marée – permet à une couche de dolomie de se former en quelques années, et les montagnes peuvent s’accumuler au fil des temps géologiques.
Les quelques zones où se forme aujourd’hui la dolomite sont inondées puis drainées par intermittence, ce qui correspond bien à la théorie, a expliqué l’Université du Michigan dans un communiqué.
Dans le passé, les cristalliers qui voulaient créer des matériaux sans défauts essayaient de les faire pousser très lentement.
Cependant, cette théorie montre « que des matériaux sans défauts peuvent croître rapidement si les défauts sont résolus périodiquement au cours de la croissance », a assuré Wenhao Sun. L’équipe a testé la théorie à l’aide de microscopes électroniques à transmission, en plaçant un petit cristal de dolomite dans une solution de calcium et de magnésium. et résoudre les défauts. Après cette action, on a observé que la dolomite se développait en environ 300 couches (environ une centaine de nanomètres). Jamais auparavant plus de cinq couches n’avaient été réalisées en laboratoire.
Ces leçons tirées du « problème de la dolomite » peuvent aider les ingénieurs à créer des matériaux de meilleure qualité pour les semi-conducteurs, les panneaux solaires, les batteries et d’autres technologies.
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