dolomite
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La science ne cessera jamais de nous surprendre. Dans une avancée majeure dans le domaine de la géologie, des scientifiques ont enfin réussi à trouver un moyen pour cultiver rapidement des dolomites en laboratoire. C’est un exploit que les géologues ont ardemment tenté de réaliser au cours des 200 dernières années.

Qu’est-ce que la dolomite ?

La dolomite est un minéral composé principalement de carbonate de calcium et de magnésium. La dolomite se forme généralement dans les environnements sédimentaires par altération du calcaire ou de la boue calcaire au fil du temps. Ce qui distingue la dolomite, c’est son apparence distincte. Il se présente souvent dans des teintes blanches, grises ou rosées et présente un éclat vitreux et nacré une fois poli. Ce minéral n’est pas seulement attrayant visuellement ; il possède également une dureté et une durabilité remarquables.

Cela en fait un choix privilégié pour diverses applications. Si la dolomite est ainsi un matériau prisé dans de nombreux domaines, il s’agit également d’une curiosité scientifique qui recèle un mystère vieux de plus de 200 ans. Il faut savoir que cela fait des années que les chercheurs essaient de produire de la dolomite en laboratoire. Mais, même en recréant soigneusement les conditions naturelles de croissance de ce minéral, les scientifiques ne sont jamais arrivés à recréer des cristaux de dolomite artificiels.

Mais la science ne cesse de progresser. Dans une réalisation essentielle dans le domaine de la géologie, des scientifiques de l’université du Michigan, aux États-Unis, et de l’université d’Hokkaido, au Japon, ont finalement réussi cet exploit. D’après les résultats de leur étude publiée dans la revue Science, cela a été possible grâce à une nouvelle théorie développée à partir de simulations atomiques. En supprimant les défauts de la structure minérale au cours de sa croissance, les chercheurs ont pu surmonter les défis associés à la formation de la dolomite.

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© Didier Descouens / Wikimedia Commons

Une réalisation complexe et innovante

En fait, le bord de croissance de la dolomite est constitué de rangées alternées de calcium et de magnésium, conduisant à la création de défauts lorsque ces atomes s’attachent de manière aléatoire, empêchant ainsi la formation ultérieure d’une couche de dolomite. Les chercheurs ont découvert que le rinçage répété de ces défauts, par exemple par les cycles de pluie ou de marée, permettait à une couche de dolomite de se former en quelques années. Pour simuler avec précision la croissance de la dolomite, les chercheurs ont calculé la force nécessaire pour que les atomes s’attachent à une surface de dolomite existante.

Les chercheurs ont réalisé ce calcul particulièrement exhaustif en utilisant un logiciel développé au Predictive Structure Materials Science Center de l’université du Michigan. Ce logiciel a permis des calculs efficaces des interactions atomiques, en prédisant les quantités d’énergie nécessaires pour différents arrangements en fonction de la symétrie de la structure cristalline. Les résultats de ces calculs ont ensuite permis de simuler la croissance de la dolomite sur des échelles de temps géologiques, fournissant ainsi des informations précieuses sur la formation du minéral.

Pour tester la simulation dans des conditions réelles, les chercheurs ont mené une expérience à l’aide d’un microscope électronique à transmission. Ils ont exposé un minuscule cristal de dolomite à une solution de calcium et de magnésium. Le mélange a été exposé à des faisceaux d’électrons qui ont pulsé 4 000 fois sur une période de deux heures, afin de dissoudre le cristal. Après ce traitement, l’équipe a été ravie d’observer que le cristal de dolomite avait grossi d’environ 100 nanomètres.

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