НОВОСТИ В УКРАИНЕ
Доломит, карбонат кальция и магния, является одним из самых распространенных минералов на Земле, но упорно отказывается расти в лаборатории, даже при наличии всех необходимых условий. Более 200 лет ученые бились над решением «проблемы доломита», и, как пишет indiandefencereview.com, наконец-то их эксперименты увенчались успехом.
«Проблема доломита» — в чем сложность
Большая часть доломита происходит из древних морских отложений: когда умирали существа, обитавшие в первобытных морях, их скелетные останки опускались на дно океана и на протяжении тысячелетий сжимались под экстремальным давлением, в конечном итоге образуя известняк. Когда богатая магнием вода протекала через этот известняк, он перекристаллизовывался в доломит. За пределами этих древних образований новые кристаллы встречаются крайне редко.
Корень проблемы кроется в химии. Кристаллы доломита растут, когда атомы присоединяются к поверхности существующего кристалла в точно определенном порядке. Без вмешательства приливов и отливов или осадков, которые растворяют и смывают смещенные атомы, для образования одного слоя доломита потребовалось бы примерно 10 миллионов лет.
Два столетия неудачных экспериментов
Каждая лабораторная попытка вырастить доломит за последние 200 лет заканчивалась неудачей. Для образования кристаллов необходимы пересыщенные растворы, жидкости, содержащие высокие концентрации необходимых элементов. Однако доломит постоянно отказывался осаждаться даже в сильно пересыщенных лабораторных растворах при комнатной температуре. Один особенно неудачный эксперимент был предпринят с целью вырастить доломит из раствора, перенасыщенного в тысячу раз. Этот эксперимент продолжался 32 года, прежде чем исследователи сдались.
Как произошел прорыв
Прорыв произошел благодаря сочетанию вычислительного моделирования с неожиданной экспериментальной методикой. Ученые смоделировали колеблющиеся уровни пересыщения, имитируя естественные условия прибрежных районов, где обычно расположены месторождения доломита, где периодически выпадают осадки, разбавляющие раствор, а испарение позволяет возобновить рост.
Параллельно другая команда ученых из Университета Хоккайдо обнаружила, что электронные пучки, используемые в просвечивающих электронных микроскопах для получения изображений, могут расщеплять воду, образуя кислоту, достаточно едкую для растворения дефектов кристаллов.
Это оказалось именно тем, что нужно для роста доломита. Две команды использовали это свойство, многократно направляя электронный пучок на раствор в течение двух часов, уничтожая смещенные атомы по мере их появления.
В результате удалось успешно вырастить 300 слоев доломита, все еще невидимых невооруженным глазом на глубине примерно 100 нанометров, но представляющих собой впечатляющий скачок по сравнению со всеми предыдущими экспериментами, ни один из которых никогда не превышал пяти слоев.
Ранее ученые научились использовать кератин – природный структурный белок, получаемый из шерсти, для регенерации костной ткани у живых животных.
