Para ilmuwan menemukan bahwa kristal tumbuh secara bertahap dari inti yang makin teratur, menantang gambaran teori klasik selama hampir satu abad.
Ilustrasi dibuat oleh AI.Ringkasan
- Batas kristal ternyata tidak tegas, melainkan berubah perlahan dari sangat teratur di pusat menjadi makin acak ke bagian luar.
- Pembentukan kristal kemungkinan melewati beberapa tahap energi, bukan sekadar melompati satu “tembok” energi seperti gambaran teori lama.
- Temuan ini bisa membantu ilmuwan merancang material baru, termasuk paduan logam dengan sifat mekanik dan katalitik yang unik.
HAMPIR seratus tahun, dunia sains mengandalkan Classical Nucleation Theory (Teori Nukleasi Klasik) untuk menjelaskan bagaimana wujud zat berubah, seperti air cair yang membeku menjadi es.
Teori lama menggambarkan bahwa inti kristal muncul secara mendadak dengan garis batas yang sangat jelas antara susunan atom yang rapi dan yang berantakan di sekitarnya.
Namun, lewat studi terbaru yang terbit di jurnal Nature Materials, tim yang dipimpin Jianwei "John" Miao dari UCLA membuktikan bahwa pandangan abad lalu tersebut belum sepenuhnya tepat.
Dengan memanfaatkan teknik pemindaian atom 3D (atomic electron tomography), para peneliti mengamati proses pembentukan kristal atom demi atom pada paduan logam (alloy) berefisiensi tinggi.
Untuk memotret proses yang berlangsung super cepat ini, para peneliti mendinginkan material dari suhu ekstrem di atas 3.000 Derajat Fahrenheit ke suhu ruang hanya dalam hitungan seperatus detik.
Dari analisis terhadap lebih dari 8.000 inti kristal, terkuak bahwa struktur atomnya membentuk pola gradien: bagian pusat paling rapi, lalu perlahan-lahan makin acak mendekati tepiannya.
"Kami tidak pernah melihat adanya batas yang tajam. Sebaliknya, kami menemukan gradien pada skala atom," jelas Miao.
Ia menyebut bahwa teori klasik sebenarnya hanyalah kasus khusus dari model baru yang mereka kembangkan, yakni gradient nucleation pathways model.
Menariknya, teori lama menyebutkan bahwa pembentukan kristal membutuhkan lompatan energi yang besar sekaligus. Nyatanya, alam memilih cara yang lebih efisien dengan melewati beberapa tahapan perantara.
Agaknya, butuh waktu seratus tahun bagi manusia hanya untuk menyadari bahwa alam lebih suka menaiki tangga ketimbang melakukan lompatan nekad demi menembus tembok energi.
Selain berpotensi membuat buku-buku teks sains harus dicetak ulang, penemuan ini memiliki dampak praktis yang nyata.
Karena proses nukleasi mendasari berbagai fenomena, mulai dari pembentukan awan hingga pembuatan bahan obat, makanan, dan komponen elektronika, pemahaman baru ini akan membantu ilmuwan merancang material masa depan dengan lebih presisi.
Disadur dari SciTechDaily - Scientists Just Challenged a Century-Old Theory of How Crystals Form yang diakses pada September 2026.
إرسال تعليق