How do crystals work? - Graham Baird

Translator: Krisha Parikh

Deep beneath the geysers and hot springs of Yellowstone Caldera

येलोस्टोन काल्डेरा के गीज़र और हॉट स्प्रिंग्स के नीचे एक मैग्मा चैम्बर है, जो

lies a magma chamber produced by a hot spot in the earth’s mantle.

पृथ्वी के आवरण में एक गर्म स्थान द्वारा निर्मित होता है।

As the magma moves towards the Earth’s surface,

जैसे ही मैग्मा पृथ्वी की सतह की ओर बढ़ता है,

it crystallizes to form young, hot igneous rocks.

यह क्रिस्टलीकृत होकर युवा, गर्म आग्नेय चट्टानों का निर्माण करता है।

The heat from these rocks drives groundwater towards the surface.

इन चट्टानों से निकलने वाली गर्मी भूजल को सतह की ओर ले जाती है ।

As the water cools, ions precipitate out as mineral crystals,

जैसे ही पानी ठंडा होता है, आयन खनिज क्रिस्टल के रूप में बाहर निकलते हैं,

including quartz crystals from silicon and oxygen,

जिनमें सिलिकॉन और ऑक्सीजन से क्वार्ट्ज क्रिस्टल,

feldspar from potassium, aluminum, silicon, and oxygen,

पोटेशियम, एल्यूमीनियम, सिलिकॉन और ऑक्सीजन से फेल्डस्पार,

galena from lead and sulfur.

सीसा और सल्फर से गैलेना शामिल हैं।

Many of these crystals have signature shapes—

इनमें से कई क्रिस्टल विशिष्ट आकार के होते हैं-

take this cascade of pointed quartz, or this pile of galena cubes.

नुकीले क्वार्ट्ज के इस कैस्केड को लें, य गैलेना क्यूब्स के इस ढेर को लें।

But what causes them to grow into these shapes again and again?

लेकिन उनके बार-बार ऐसे आकार में विकसित होने का क्या कारण है?

Part of the answer lies in their atoms.

उत्तर का एक भाग उनके परमाणुओंमें निहित है।

प्रत्येक क्रिस्टल के परमाणु एक उच्च संगठित

Every crystal’s atoms are arranged in a highly organized, repeating pattern.

दोहराए जाने वाले पैटर्न में व्यवस्थित होते हैं।

This pattern is the defining feature of a crystal,

यह पैटर्न क्रिस्टल की परिभाषित विशेषता है,

and isn’t restricted to minerals—

और यह खनिजों तक ही सीमित नहीं है-

sand, ice, sugar, chocolate, ceramics, metals, DNA,

रेत, बर्फ, चीनी, चॉकलेट, सिरेमिक, धातु, डीएनए

and even some liquids have crystalline structures.

और यहां तक कि कुछ तरल पदार्थों में भी क्रिस्टलीय संरचनाएं होती हैं।

Each crystalline material’s atomic arrangement

प्रत्येक क्रिस्टलीय पदार्थ की परमाणु व्यवस्था छह

falls into one of six different families:

अलग-अलग परिवारों में से एक मेंआती है:

cubic, tetragonal, orthorhombic, monoclinic, triclinic, and hexagonal.

क्यूबिक, टेट्रागोनल, ऑर्थोरोम्बिक, मोनोक्लिनिक, ट्राइक्लिनिक और हेक्सागोनल।

Given the appropriate conditions,

उपयुक्त परिस्थितियों को देखते हुए,

crystals will grow into geometric shapes

क्रिस्टल ज्यामितीय आकृतियों में विकसित होंगे

जो उनके परमाणुओं की व्यवस्था को दर्शाते हैं।

that reflect the arrangement of their atoms.

Take galena, which has a cubic structure composed of lead and sulfur atoms.

गैलेना लें, जिसकी घन संरचना सीसा और सल्फर परमाणुओं से बनी है।

The relatively large lead atoms

अपेक्षाकृत बड़े लेड परमाणु

are arranged in a three-dimensional grid 90 degrees from one another,

त्रि-आयामी ग्रिड में एक दूसरे से 90 डिग्री की दूरी पर व्यवस्थित होते हैं,

while the relatively small sulfur atoms fit neatly between them.

जबकि अपेक्षाकृत छोटे सल्फर परमाणु उनके बीच बड़े करीने से फिट होते हैं।

As the crystal grows, locations like these attract sulfur atoms,

जैसे-जैसे क्रिस्टल बढ़ता है, इस तरह के स्थान सल्फर परमाणुओं को आकर्षित करते हैं,

while lead will tend to bond to these places.

जबकि सीसा इन जगहों पर बंध जाता है।

Eventually, they will complete the grid of bonded atoms.

आखिरकार, वे बंधुआ परमाणुओं के ग्रिड को पूरा करेंगे।

This means the 90 degree grid pattern of galena’s crystalline structure

इसका मतलब है कि गैलेना की क्रिस्टलीय संरचना का 90 डिग्री ग्रिड पैटर्न

is reflected in the visible shape of the crystal.

क्रिस्टल के दृश्यमान आकार में परिलक्षित होता है।

Quartz, meanwhile, has a hexagonal crystalline structure.

इस बीच, क्वार्ट्ज में एक हेक्सागोनल क्रिस्टलीय संरचना होती है।

This means that on one plane its atoms are arranged in hexagons.

इसका मतलब है कि एक तल पर इसके परमाणु हेक्सागोन्स में व्यवस्थित होते हैं।

In three dimensions, these hexagons are composed of many interlocking pyramids

तीन आयामों में, ये हेक्सागोन एक सिलिकॉन परमाणु और

made up of one silicon atom and four oxygen atoms.

चार ऑक्सीजन परमाणुओं से बने कई इंटरलॉकिंग पिरामिडसे बने होते हैं।

So the signature shape of a quartz crystal

तो क्वार्ट्ज क्रिस्टल का हस्ताक्षर आकार

is a six-sided column with pointed tips.

नुकीले सिरों वाला छह तरफा स्तंभ है।

Depending on environmental conditions,

पर्यावरणीय परिस्थितियों के आधार पर,

most crystals have the potential to form multiple geometric shapes.

अधिकांश क्रिस्टल में कई ज्यामितीय आकार बनाने की क्षमता होती है।

For example, diamonds, which form deep in the Earth’s mantle,

उदाहरण के लिए, हीरे, जो पृथ्वी के आवरण की गहराई में बनते हैं, उनमें

have a cubic crystalline structure and can grow into either cubes or octahedrons.

घन क्रिस्टलीय संरचना होती है और ये क्यूब्स या ऑक्टाहेड्रॉन में विकसित हो सकते हैं।

Which shape a particular diamond grows into

एक विशेष हीरा किस आकार में बढ़ता है,

depends on the conditions where it grows,

यह उन परिस्थितियों पर निर्भर करता है

including pressure, temperature, and chemical environment.

जहां वह बढ़ता है, जिसमें दबाव, तापमान और रासायनिक वातावरण शामिल हैं।

While we can’t directly observe growth conditions in the mantle,

हालांकि हम मेंटल में वृद्धि की स्थितियों को सीधे तौर पर नहीं देख सकते हैं,

laboratory experiments have shown some evidence

प्रयोगशाला के प्रयोगों से कुछ प्रमाण मिले हैं

that diamonds tend to grow into cubes at lower temperatures

कि हीरे कम तापमान पर क्यूब्स में

and octahedrons at higher temperatures.

और उच्च तापमान पर ऑक्टाहेड्रोन में विकसित होते हैं।

पानी, सिलिकॉन, जर्मेनियम या मैग्नीशियम की अल्प मात्रा भी

Trace amounts of water, silicon, germanium, or magnesium

might also influence a diamond’s shape.

हीरे के आकार को प्रभावित कर सकती है।

And diamonds never naturally grow into the shapes found in jewelry—

और हीरे कभी भी स्वाभाविक रूप से गहनों में पाए जाने वाले आकार में विकसित

those diamonds have been cut to showcase sparkle and clarity.

नहीं होते हैं- उन हीरों को चमक और स्पष्टता दिखाने के लिए काटा गया है।

Environmental conditions can also influence whether crystals form at all.

पर्यावरण की परिस्थितियाँ इस बात को भी

प्रभावित कर सकती हैं कि क्रिस्टल बनते हैं या नहीं।

Glass is made of melted quartz sand,

कांच पिघली हुई क्वार्ट्ज रेत से बना है,

but it isn’t crystalline.

लेकिन यह क्रिस्टलीय नहीं है।

That’s because glass cools relatively quickly,

ऐसा इसलिए है क्योंकि कांच अपेक्षाकृत जल्दी ठंडा हो जाता है,

and the atoms do not have time to arrange themselves

और परमाणुओं के पास क्वार्ट्ज क्रिस्टल की क्रमबद्ध संरचना

into the ordered structure of a quartz crystal.

में खुद को व्यवस्थित करने का समय नहीं होता है।

Instead, the random arrangement of the atoms in the melted glass

इसके बजाय, पिघले हुए ग्लास में परमाणुओं की यादृच्छिक व्यवस्था

is locked in upon cooling.

ठंडा होने पर लॉक हो जाती है।

Many crystals don’t form geometric shapes

कई क्रिस्टल ज्यामितीय आकार नहीं बनाते हैं

because they grow in extremely close quarters with other crystals.

क्योंकि वे अन्य क्रिस्टल के साथ बेहद करीब से बढ़ते हैं।

Rocks like granite are full of crystals,

ग्रेनाइट जैसी चट्टानें क्रिस्टल से भरी होती हैं, लेकिन

but none have recognizable shapes.

उनमें से किसी में भी पहचानने योग्य आकार नहीं होते हैं।

As magma cools and solidifies,

जैसे ही मैग्मा ठंडा होता है और जम जाता है,

many minerals within it crystallize at the same time and quickly run out of space.

इसके अंदर मौजूद कई खनिज एक ही समय में क्रिस्टलीकृत

हो जाते हैं और जल्दी ही जगह से बाहर निकल जाते हैं।

And certain crystals, like turquoise,

और कुछ क्रिस्टल, जैसे फ़िरोज़ा,

don’t grow into any discernible geometric shape in most environmental conditions,

अधिकांश पर्यावरणीय परिस्थितियों में,

पर्याप्त जगह दिए जाने पर भी, किसी भी स्पष्ट ज्यामितीय

even given adequate space.

आकार में विकसित नहीं होते हैं।

प्रत्येक क्रिस्टल की परमाणु संरचना में अद्वितीय गुण होते हैं,

Every crystal’s atomic structure has unique properties,

and while these properties may not have any bearing on human emotional needs,

और हालांकि इन गुणों का मानवीय भावनात्मक जरूरतों पर कोई असर नहीं हो सकता है,

they do have powerful applications in materials science and medicine.

लेकिन सामग्री विज्ञान और चिकित्सा में इनका शक्तिशाली अनुप्रयोग है।