华沙[美国]，7月10日(ANI):维也纳大学、华沙大学物理系和爱丁堡大学的一个研究小组报道了三维锰枝晶的生长。研究人员发现，这是氧化锰纳米颗粒积聚的结果。

了解三维矿物树突生长的动力学对物理学、地质学、材料科学甚至地外环境研究等各个科学领域都很重要。除了帮助科学家更好地了解岩石和矿物的历史外，这些信息对工业也很有用，因为它可以用来生产具有新特性的合成材料。

当我们想到矿物质时，我们通常会想到完美的对称结构。然而，在自然界中，它们会呈现出更复杂和意想不到的形状。最近的一项研究揭示了矿物树突的生长动力学，为它们的形成和它们编码的地质历史提供了开创性的见解。这一发现挑战了传统的结晶途径，并为复杂的矿物形成世界提供了一个迷人的一瞥。与金属或结晶枝晶形成的过冷熔体不同，矿物枝晶是由流体运动和化学浓度梯度驱动的不稳定的水生长过程的结果。特别是锰枝晶，已知在岩石表面形成二维结构。然而，直到现在，三维树突的生长过程在很大程度上仍然是一个谜。

来自维也纳大学、华沙大学物理系、爱丁堡大学和其他机构的一组研究人员开始了一段探索三维锰枝晶之谜的旅程。他们的研究集中在斜沸石凝灰岩(沸石)中形成的天然树突，沸石是一种致密的多孔火山凝灰岩。“通过将高分辨率x射线和基于电子的成像技术与数值建模相结合，我们能够解开隐藏在这些复杂矿物地层中的秘密，”华沙大学物理系学生大卫·沃斯说，他是研究中使用的数值模型的创造者。

研究人员发现，树突的生长是通过氧化锰纳米颗粒向拉长结构的增加而发生的。“当富锰流体与含氧孔隙水混合时，这些纳米颗粒形成，导致复杂树突结构的发展。值得注意的是，这些树突的几何形状记录了岩石的水文地球化学历史，包括离子浓度、渗透流体的体积和流体脉冲的数量。从本质上讲，这些三维树形可以作为地质指纹，保存过去环境条件的记录，”维也纳大学地质系的侯兆良博士解释说，他是该出版物的第一作者。

该研究还强调了一种非经典结晶途径，在这种途径中，枝晶生长通过氧化锰纳米颗粒的形成、扩散和附着进行。这一途径挑战了晶体生长的传统观点，强调了粒子附着过程在自然界中的重要性。它进一步与越来越多的人认识到这种机制是一种重要的和广泛的晶体生长类型相一致。

了解三维矿物枝晶的生长动力学对许多领域都有重要的意义，包括物理学、地质学、材料科学，甚至是地外环境的研究。特别是，后一个方面提供了一个令人兴奋的机会，探索微生物对MnO树突生长的影响。通过破译它们形成背后的复杂过程，科学家们对岩石和矿物的历史有了宝贵的了解。此外，这项研究为进一步研究类似的枝晶结构铺平了道路，例如金/电子枝晶。

“对三维锰枝晶的研究揭示了一个迷人的非经典结晶路径和地质结构中隐藏的故事。通过结合先进的成像技术和数值模拟，科学家们在解开这些复杂的矿物构造之谜方面迈出了重要的一步。华沙大学物理系的Piotr Szymczak教授总结道:“当我们深入研究晶体生长的秘密时，我们就打开了更好地理解地球历史和自然世界中迷人机制的大门。”(ANI)