Ученые СПбГУ открыли три новых минерала и назвали их в честь коренных народов Камчатки — Naked Science
12 минут
СПбГУ

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

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.
8 часов назад
5 минут
Мария Азарова

Разработчики российского препарата решили пересчитать данные о его эффективности с учетом вакцинации 3,8 миллиона россиян с 5 декабря 2020-го по 31 марта 2021 года.

Вчера, 17:11
9 минут
Александр Березин

Судя по отсутствию человека на водительском сиденье, машиной управлял автопилот. В теории он отслеживает наличие человека за рулем и без него не едет. Но на практике человек всегда может обмануть компьютер. Неспособность компьютера контролировать человека в описываемом случае привела к печальным последствиям. Несмотря на это, по последним данным, автопилот Tesla снижает риск попасть в аварию в девять раз. Впрочем, с одним нюансом.

9 часов назад
7 минут
Василий Парфенов

Американское Бюро мелиорации опубликовало двухлетний прогноз гидрологической ситуации в бассейне реки Колорадо. Судя по имеющимся данным, в этом году она получит невероятно малое количество воды от стока с гор и осадков. Соответствующие органы власти и инфраструктурные организации готовятся к тому, чтобы впервые в истории Соединенных Штатов объявить декларацию о дефиците воды на федеральном уровне.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

16 апреля
8 минут
Александр Березин

Исследователь из Гарварда проанализировал вероятность полного оледенения всей поверхности — включая экватор — для планет земного типа. Оказалось, это частый сценарий. И он может быть причиной уничтожения всей сложной жизни. Работа показывает неожиданную уязвимость нашей планеты для такого хода событий. По расчетам, в последние 20 тысяч лет Земля прошла буквально в нескольких градусах от полного и постоянного оледенения, исключающего выживание крупных наземных многоклеточных.

Позавчера, 21:00
7 минут
Василий Парфенов

Уже этой осенью в путешествие отправится крупнейший из созданных человеком космических телескопов — JWST. Он не только сменит на «посту» стремительно устаревающего «Хаббла», но и существенно раздвинет границы нашего понимания Вселенной. Американские астрономы с помощью моделирования показали, насколько быстро этот научный инструмент сможет обнаружить биосигнатуры в атмосферах планет у других звезд.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

26 марта
12 минут
Василий Парфенов

Похоже, история с американскими военными и «неопознанными воздушными феноменами» только набирает обороты. Новое расследование раскрыло многократные встречи нескольких кораблей Военно-морского флота Соединенных Штатов с аномально ведущими себя летательными аппаратами. Причем происходило это вне пределов досягаемости для любого коммерческого дрона или иного известного компактного БПЛА.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: