How do crystals work? - Graham Baird

Translator: Sanda Aung Reviewer: Myo Aung

Deep beneath the geysers and hot springs of Yellowstone Caldera

Yellowstone Caldera ရှိ ရေပူစမ်းတွေရဲ့ အောက်ပိုင်း နက်ရှိုင်းတဲ့ နေရာမှာ

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

ကမ္ဘာ့ကြားလွှာထဲက ပူပြင်းတဲ့နေရာတွင် ကျောက်ရည်ပူတွေ ရှိနေပါတယ်။

As the magma moves towards the Earth’s surface,

ကျောက်ရည်ပူဟာ ကမ္ဘာမြေမျက်နှာပြင်ဆီသို့ ရွေ့လျားလာတာနဲ့

it crystallizes to form young, hot igneous rocks.

၎င်းဟာ မီးသင့်ကျောက်များအဖြစ် ပြောင်းလဲ သွားမယ့် ပုံဆောင်ခဲတွေကို ဖန်တီးပေးပါတယ်။

The heat from these rocks drives groundwater towards the surface.

အဲဒီကျောက်တွေထံမှ အပူဓာတ်က မြေအောက်ရေကို မျက်နှာပြင်ဆီသို့ မောင်းနှင်ပေးပါတယ်။

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

ရေဟာ အေးလာရင် အိုင်းယွန်းတွေဟာ ဓာတ်သတ္ထု ပုံဆောင်ခဲများ အဖြစ် အံထုတ်ခံကြရလို့

including quartz crystals from silicon and oxygen,

ဆီလီကွန်နဲ့ အောက်ဆီဂျင်တို့မှ သလင်းကျောက် ပုံဆောင်ခဲများ၊

feldspar from potassium, aluminum, silicon, and oxygen,

ပိုတက်စီယမ်၊ လူမီနီယမ်၊ ဆီလီကွန်နဲ့ အောက်စီဂျင်တို့မှ ​မျောကျောက်၊

galena from lead and sulfur.

ခဲနဲ့ ဆာလဖာမှ galena ကျောက်တို့ ပေါ်လာကြတာပါ။

အဲဒီပုံဆောင်ခဲ အများအပြားတို့ဆီမှာ ပင်ကိုယ် ပုံစံများ ရှိကြပါတယ်--

Many of these crystals have signature shapes—

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

ဒီလို ချွန်ထွက်နေကြတဲ့ သလင်းကျောက် ဒါမှမဟုတ် galena ကုဗတုံးတွေကို ကြည့်ကြပါ။

၎င်းတို့ အဲဒီလို ပုံစံမျိုးလို ထပ်တလဲလဲ ပုံဆောင်လာရတဲ့ အကြောင်းရင်းက ဘာလဲ။

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

သူတို့ရဲ့ အက်တမ်တွေထဲမှာ အဲဒါရဲ့ အဖြေ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း ရနိုင်ပါတယ်။

Part of the answer lies in their atoms.

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

ပုံဆောင်ခဲတိုင်းရဲ့ အက်တမ်တွေကို ထပ်နေတဲ့ ပုံစံ အဆင့်မြင့်စွာဖြင့် စည်းရုံးထားပါတယ်။

This pattern is the defining feature of a crystal,

အဲဒီပုံသဏ္ဍာန်ကမှ ပုံဆောင်ခဲတစ်ခုကို ပုံသွင်းဆုံးဖြတ်ပေးတာပါ၊

and isn’t restricted to minerals—

ဓာတ်သတ္တုတွေနဲ့သာ ကန့်သတ်မထားဘဲ၊

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

သဲ၊ ရေခဲ၊ သကြား၊ ချောကလက်၊ ကြွေထည်၊ သတ္တု၊ DNA နဲ့

and even some liquids have crystalline structures.

အရည်တချို့တောင် ပုံဆောင်ခဲလို ပုံသဏ္ဍာန်တွေ ရှိကြပါတယ်။

Each crystalline material’s atomic arrangement

ပုံဆောင်ခဲပွင့် တစ်ခုစီရဲ့ အက်တမ် စီအဉ်ထားပုံဟာ

falls into one of six different families:

ကွဲပြားကြတဲ့ မိသားစုခြောက်ခုထဲ အကျုံးဝင်ပါတယ်-

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

ကုဗ၊ tetragonal၊ orthorhombic၊ monoclinic၊ triclinic နဲ့ hexagonal ပါ။

Given the appropriate conditions,

အခြေအနေတွေ သင့်တော်ကြမယ် ဆိုရင်၊

crystals will grow into geometric shapes

ပုံဆောင်ခဲတွေဟာ ၎င်းတို့ရဲ့ အက်တမ်များ ဖွဲ့စည်းထားပုံကို

that reflect the arrangement of their atoms.

ထင်ဟပ်တဲ့ ဂျီ ဩမေတြီပုံစံအဖြစ် ကြီးထွားလာတတ်တယ်။

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

ခဲနှင့်ဆာလဖာ အက်တမ်တွေနဲ့ ဖွဲ့စည်းထားတဲ့ ကုဗပုံကို ဆောင်တဲ့ galena ကို ယူကြည့်ပါ။

The relatively large lead atoms

ပိုကြီးကြတဲ့ ခဲအက်တမ်တွေကို

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

ရုပ်လုံးကြွပုံမျိုး၊ တစ်ခုနဲ့တစ်ခု ၉၀ ဒီ၈ရီ ကျနေအောင် ဖွဲ့စည်းထားပြီး

while the relatively small sulfur atoms fit neatly between them.

ပိုသေးကြတဲ့ ဆာလဖာအက်တမ်တွေကျတော့ ၎င်းတို့ အကြားမှာ နေရာယူကြတယ်။

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

ပုံဆောင်ခဲ ကြီးပြင်းလာရာတွင် ဒီလိုနေရာတွေက ဆာလဖာ အက်တမ်တွေကို ဆွဲဆောင်ချိန်မှာ

while lead will tend to bond to these places.

ခဲဟာ အဲဒီနေရာတွေကို ဝိုင်းပတ်ဖို့ ကြိုးစားလိမ့်မယ်။

Eventually, they will complete the grid of bonded atoms.

နောက်ဆုံးတွင် အက်တမ်တွေနဲ့ ပြည့်နေတဲ့ အရစ်ပေါ်လာမှာပါ။

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

galena ပုံဆောင်ခဲရဲ့ ဖွဲ့စည်းပုံထဲက ၉၀ ဒီဂရီ ပုံစံကိုဆို

is reflected in the visible shape of the crystal.

မြင်ရတဲ့ ပုံသဏ္ဍာန်ထဲမှာ ရောင်ပြန်ဟပ်တာ အဲဒါကြောင့်ပါ။

Quartz, meanwhile, has a hexagonal crystalline structure.

သလင်းကျောက်ကျတော့ hexagonal ပုံဆောင်ခဲမျိုးပါ။

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

မျက်နှာပြင် တစ်ခုပေါ်တွင် အက်တမ်တွေ hexagon ပုံစံမျိုး စီစဉ်ထားမယ် သဘောပါ။

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

ဖက်သုံးဖက်မှ ကြည့်ပါက၊ အဲဒီ hexagon တွေဟာ အချင်းချင်း ချိတ်ဆက်နေတဲ့ ပိရမစ်တွေ ပါပြီး

made up of one silicon atom and four oxygen atoms.

ဆီလီကွန်အက်တမ်တစ်ခုနဲ့ အောက်စီဂျင်အက်တမ် လေးခုဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားတာပါ။

So the signature shape of a quartz crystal

ဒီလိုနည်းဖြင့် သလင်းကျောက်ရဲ့ ပင်ကိုယ် ပုံသဏ္ဍာန်ဟာ

is a six-sided column with pointed tips.

ဘက်ခြေက်ဘက်ပါတဲ့ တိုင်ဖြစ်ပြီး ထိပ်ဟာ ချွန်နေတတ်ပါတယ်။

Depending on environmental conditions,

ပတ်ဝန်းကျင် အခြေအနေကို လိုက်ပြီး

most crystals have the potential to form multiple geometric shapes.

ပုံဆောင်ခဲ အများစုတို့ဟာ များပြားတဲ့ ဂြီဩမေတြီ ပုံစံတွေကို ဆောင်ယူတတ်ကြတယ်။

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

ဥပမာ၊ ကမ္ဘာဂြိုဟ်ရဲ့ နက်ရှိုင်းတဲ့ နေရာမှာ ဖြစ်ပေါ်လာတတ်တဲ့ စိန်ပွင့်ဟာ

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

ကုဗပုံမျိုး ဆ​ောင်ပြီး ကုဗတုံး ဒါမှမဟုတ် octahedron အဖြစ် ပုံဆောင်နိုင်ပါတယ်။

စိန်ပွင့်တစ်ပွင့်ဟာ ဘယ်လိုပုံမျိုး ကြီးထွားလာမယ် ဆိုတာက

Which shape a particular diamond grows into

depends on the conditions where it grows,

၎င်းပေါ်ပေါက်လာတဲ့ နေရာရဲ့ ဖိအား၊ အပူချိန်နဲ့ ဓာတုပတ်ဝန်းကျင်တို့

including pressure, temperature, and chemical environment.

အပါအဝင် အခြေအနေတွေ ပေါ်မှာ မူတည်ပါတယ်။

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

ကမ္ဘာကြားလွှာ အခြေအနေမျိုးထဲမှာ ကြီးထွား လာမှုကို ကျွန်မတို့ ကြည့်မရဘူး ဆိုတော့

laboratory experiments have shown some evidence

ဓာတ်ခွဲခန်း စမ်းသပ်ချက်အချို့ ထောက်ပြနေကြတာက

that diamonds tend to grow into cubes at lower temperatures

အပူချိန် နိမ့်ရင် စိန်တွေဟာ ကုဗပုံစံ ဆောင်နိုင်ပြီး

and octahedrons at higher temperatures.

အပူချိန်မြင့်ရင် octahedron ပုံကို ဆောင်ကြပါတယ်။

Trace amounts of water, silicon, germanium, or magnesium

ရေ၊ ဆီလီကွန်၊ ဂျာမေနီယမ်၊ မဂ္ဂနီစီယမ် ပါဝင်မှုကလည်း

might also influence a diamond’s shape.

စိန်ရဲ့ ပုံသဏ္ဍာန်အပေါ် သက်ရောက်မှု ရှိနိုင်တယ်။

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

စိန်ဟာ ဘယ်တော့မှာမှ ရတနာဆိုင်တွေမှာ မြင်ကြ ရတဲ့ ပုံစံမျိုး ပေါ်ထွန်းမလာပါဘူး--

those diamonds have been cut to showcase sparkle and clarity.

ဆိုင်ထဲက စိန်ပွင့်တွေကို တောက်ပစေရန်နဲ့ ကြည်လင်ရန် ဖြတ်တောက် သွေးပေးကြရတယ်။

Environmental conditions can also influence whether crystals form at all.

ပုံဆောင်ခဲတွေ ပေါ်ထွန်းလာမလား မလာဘူးလားဟာ ပတ်ဝန်းကျင် အခြေအနေနဲ့ ဆိုင်နိုင်ပါတယ်။

Glass is made of melted quartz sand,

ဖန်ကို သလင်းကျောက်ကို အရည်ဖျော် ရယူကြရတယ်၊

ဒါပေမဲ့ ဖန်ဟာ ပုံဆောင်ခဲ မဟုတ်ပါဘူး။

but it isn’t crystalline.

That’s because glass cools relatively quickly,

ဖန်ဟာ အတော်လေး အအေးမြန်တဲ့ အတွက်

and the atoms do not have time to arrange themselves

အက်တမ်တွေဟာ သလင်းကျောက် ပုံဆောင်ခဲမျိုး

into the ordered structure of a quartz crystal.

အဖြစ် စနစ်တကျ ဖွဲ့စည်းဖြစ်ဖို့ အချိန်မရလို့ပါ။

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

အဲဒီအစား အရည်ပျော်နေခဲ့တဲ့ ဖန်ထဲက အက်တမ် တွေ ဖွဲ့စည်းထားမှုဟာ ကျပန်းပုံစံဖြစ်ပြီး

is locked in upon cooling.

အေးလာစဉ် ပိတ်မိလျက်သာ ဖြစ်သွားခဲ့တာပါ။

Many crystals don’t form geometric shapes

ပုံဆောင်ခဲ အများအပြားဟာ ပုံဆောင်ခဲတွေနဲ့ ကျဉ်းကျပ်နေတဲ့ အခြေအနေထဲ ကြီးလာရလို့

because they grow in extremely close quarters with other crystals.

ဂြီဩ​ေမေတြီ ပုံစံကို မဆောင်နိုင်ကြပါဘူး။

နှမ်းဖတ်ကျောက်လို ကျောက်တွေဟာ ပုံဆောင်ခဲတွေနဲ့ ပြည့်နေကြပေမဲ့

Rocks like granite are full of crystals,

but none have recognizable shapes.

သိမှတ်ဖို့လွယ်တဲ့ ပုံသဏ္ဍာတွေ မတွေ့ရပါ။

As magma cools and solidifies,

ကျောက်ရည်ပူက အေးလာပြီး မာကျောလာချိန်မှာ

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

ဓာတ်သတ္ထုတွေ အပြိုင်အဆိုင် လျင်မြန်စွာ ပုံဆောင်ခဲ ဖြစ်လာလို့ နေရာလွတ် မကျန်ခဲ့ပါ။

And certain crystals, like turquoise,

ပြီးတော့ စိမ်းပြာရောင်ကျောက်လို ပုံဆောင်ခဲတွေကျတော့

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

အခြေအနေ အများစုထဲမှာ နေရာရှိနေတောင်မှ သိသာမြင်ရနိုင်တဲ့ ဂြီဩမေတြီ ပုံစံကို

even given adequate space.

မဆောင်တတ်ကြတာ တွေ့ရပါတယ်။

ပုံဆောင်ခဲတိုင်းရဲ့ အက်တမ် ဖွဲ့စည်းထားမှုက တမူထူးခြားတဲ့ ဂုဏ်သတ္တိတွေ ရှိပြီး

Every crystal’s atomic structure has unique properties,

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

အဲဒီဂုဏ်သတ္တိတွေ လူသားရဲ့ စိတ်ပိုင်း လိုအပ်ချက်နဲ့ မဆက်စပ်ဘူးလို့ ထင်ရပေမဲ့၊

they do have powerful applications in materials science and medicine.

ပစ္စည်းများဆိုင်ရာ သိပ္ပံပညာနဲ့ ဆေးပညာထဲ ၎င်းတို့ကို များစွာမှ အသုံးပြုနေကြရပါတယ်။