• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22.07.2020
СПбГУ
2 395

Ученые СПбГУ открыли три новых минерала и назвали их в честь коренных народов Камчатки

5.5

Ученые кафедры кристаллографии СПбГУ во время экспедиции на Камчатку обнаружили сразу три уникальных минерала, которые благодаря своим свойствам будут востребованы в различных сферах высокотехнологичной промышленности: от микроэлектроники до создания квантовых компьютеров. Назвали находки в честь коренных народов полуострова: ительменит, корякит и алеутит.

Отобранные образцы минералов из фумаролы «Ядовитая» на Втором шлаковом конусе вулкана Толбачик / ©Пресс-служба СПбГУ / Автор: Андрей Чернов

Результаты последнего из этих исследований опубликованы в научном журнале Mineralogical Magazine. Последние шесть лет научная группа под руководством профессора СПбГУ Олега Сийдры изучает фумаролы вулкана Толбачик — небольшие трещины и отверстия, по которым поднимаются струи горячих паров и газов, выделяющихся из магмы. Такие геологические объекты отличаются богатым минералогическим разнообразием.

После каждой поездки ученые возвращаются с полевым материалом, исследование которого приводит к удивительным открытиям. Не стали исключением и три новых минерала — их кристаллическая структура и свойства не имеют даже близких аналогов среди синтетических соединений или известных групп минеральных видов. Так ительменит и корякит содержат в составе сульфатный анион, а алеутит сразу два отрицательно заряженных иона — арсенатный и ванадатный.

Новый минерал корякит (прозрачные белые кристаллы) в ассоциации с минералом эвхлорином (зеленый) / ©Пресс-служба СПбГУ

В состав сложного ванадат-арсената алеутита входят одновременно 13 химических элементов. В его структуре необычные комплексы с медью формируют фрагменты из сеток Кагомэ. Такие структурные элементы, отмечает руководитель исследования, профессор СПбГУ Олег Сийдра, демонстрируют очень интересные магнитные свойства. Научная группа уже демонстрировала это на примере недавно открытого учеными минерала докучаевита.

Кристаллическая структура нового минерала корякита / ©Пресс-служба СПбГУ

«Кроме того, алеутит относится к очень интересному классу веществ, распространенных среди синтетических соединений, но редких для минералов: так называемых солей включения (salt-inclusion solids). В широких каналах алеутита располагается значительный спектр элементов в виде электронейтральных хлоридных комплексов с одновалентной медью, калием, свинцом, рубидием и цезием.

Установленная кристаллическая структура показывает, что алеутит из-за образования фрустрированных комплексов с медью должен проявлять свойства спиновой квантовой жидкости. В теории использование таких магнитных свойств поможет создать защищенный от ошибок квантовый компьютер», — пояснил Олег Сийдра.

Кристаллическая структура нового минерала алеутита / ©Пресс-служба СПбГУ

Структура ительменита представляет собой новый тип каркасной постройки из атомов серы, магния и меди. Из-за поразительной схожести архитектуры кристаллической постройки минерала и традиционных узоров на одеждах ительменов ученые решили назвать находку в честь этого коренного народа Камчатки.

«В каркасе структуры ительменита присутствуют каналы, в которых располагаются атомы натрия. Синтетические соединения схожего состава и с похожим принципом организации кристаллической структуры используются в качестве натрий-ионных батареек и аккумуляторов. Разработка и получение новых эффективных батарей являются одними из наиболее важных задач современной высокотехнологичной промышленности во всех странах мира», — отметил Олег Сийдра.

Кристаллическая структура нового минерала ительменита / ©Пресс-служба СПбГУ

Корякит, названный в честь другого народа полуострова — коряков, необычен не только для минералов. Безводные сульфаты переходных металлов редки в минеральном мире и образуются практически исключительно на фумаролах действующих вулканов или в местах, где происходят природные угольные пожары.

Кристаллическая структура корякита относится также к одному из наиболее изучаемых материалов современности — НАСИКОНам (от английского NASICON — Na Super Ionic CONductor), среди которых природных минералов крайне мало. Эти соединения также активно используются при производстве батареек и аккумуляторов. Среди синтетических материалов известно более сотни НАСИКОНов, однако именно такой состав, как у камчатской находки, раньше никогда не встречался.

Исследовательская группа кафедры кристаллографии СПбГУ во время экспедиции на Камчатку / ©Пресс-служба СПбГУ

В результате высокотемпературных процессов и роста кристаллов из газа на фумаролах кристаллическая структура корякита получилась очень необычной. С одной стороны, она похожа на структуру простого безводного сульфата алюминия. Но в коряките часть алюминия заменена на магний, что позволило зайти в каналы ионам калия и натрия. Именно последнее обстоятельство и позволяет рассматривать камчатскую находку в качестве перспективного прототипа материала для микроэлектроники. Для более подробного анализа свойств корякита ученые сейчас занимаются синтезом его чистого аналога.

Необычные свойства находок с потенциалом использования в материаловедении и индустрии необходимо исследовать на синтезированных аналогах природных минералов. На сегодня кристаллографы смогли синтезировать в лаборатории аналог ительменита, что позволит им подробно изучить его электрохимические свойства.

Доктор геолого-минералогических наук, профессор СПбГУ Олег Сийдра на вулкане Толбачик / ©Пресс-служба СПбГУ

Работы по созданию чистых, без примесей, образцов корякита все еще продолжаются на оборудовании лаборатории кафедры кристаллографии. Данные по структурам всех трех новых минералов были получены членом научной группы профессора СПбГУ Олега Сийдры, доцентом кафедры кристаллографии Евгением Назарчуком на оборудовании ресурсного центра Научного парка СПбГУ «Рентгенодифракционные методы исследования».

«Такой подход — реализация полного цикла (от сборов каменного материала в полевых условиях до успешного синтеза и изучения свойств) в контексте стратегии “От минералов к материалам” — отличает наш коллектив от других в России и мире. За последние годы нам удалось значительно преуспеть в моделировании процессов минералообразования на вулканах, удалось получить аналоги многих минералов, открытых нашей группой за последние пять лет на Камчатке», — сообщил Олег Иоханнесович.

Полевые работы и исследования научной группы были поддержаны грантами Российского научного фонда (№ 16-17-10085) и Российского фонда фундаментальных исследований (№ 19-05-00413).

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Один из старейших, крупнейших и ведущих классических университетов и один из важнейших центров науки, образования и культуры в России.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Сегодня, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

Позавчера, 14:55
Татьяна

Американские астронавты давно жалуются на систему ассенизации в скафандрах, которая представляет собой просто большой подгузник. Хватает его максимум на восемь часов, есть риск развития опрелостей и инфекций. К тому же в костюме мало запасов питьевой воды. Чтобы решить эти проблемы, ученые предложили более эффективный способ утилизации продуктов метаболизма.

Позавчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

10 июля
Татьяна

Ученые из Китая проанализировали состав древнейших цирконов с помощью машинного обучения. В этих минералах хранится информация о процессах в недрах планеты. По мнению авторов нового исследования, все указывает на то, что перемещения плит в литосфере происходили уже в катархее, 4,2 миллиарда лет назад, то есть гораздо раньше предыдущих оценок.

8 июля
Полина Меньшова

Ученые из Великобритании предложили психофизиологическую модель, объясняющую, как именно физические упражнения облегчают симптомы депрессии. Особенно она применима к аэробной нагрузке, например ходьбе, подъему по лестнице, бегу.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно