Научная группа из СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и Института химии силикатов открыла и описала свойства нового политипа арсеновагнерита - минерала, который был найден в вулкане Толбачик на Камчатке.
Вулкан Толбачик / ©Getty images
Сегодня большое количество открытий новых минералов связано с вулканами на Камчатке. В частности, интерес представляют находки, образовавшиеся в результате прошлых извержений вулкана Толбачик: в последние годы в ходе экспедиций российским ученым удалось там найти около 100 новых видов минералов. Основной интерес исследователей к таким находкам связан с изучением химического состава и кристаллического строения, поскольку они могут оказаться уже созданными природой перспективными материалами для различных применений.
«В экспедиции на Камчатке, мы обнаружили минерал арсеновагнерит, открытый ранее нашими московскими коллегами. Сейчас в одной из проб с экспедиции мы нашли политип этого минерала. Политипия означает, что химический состав одинаковый, но геометрия слоев разная, а значит политип арсеновагнерита может обладать новыми полезными свойствами», – рассказывает доцент базовой кафедры нанотехнологий и наноматериалов в радиоэлектронике СПбГЭТУ «ЛЭТИ», старший научный сотрудник Лаборатории структурной химии оксида ИХС РАН Андрей Шаблинский.
Обнаружению нового политипа предшествовала тщательная работа с пробой, в одной из которой помимо нового политипа арсеновагнерита ранее были открыты еще два минерала. Андреем Шаблинским и Станиславом Филатовым расшифрована кристаллическая структура и проведен кристаллохимический анализ, а Лидией Вергасовой и Светланой Москалевой проведены минералогическая характеризация и химический анализ.
Изучение образцов проводилось с помощью методов электронной микроскопии, рентгеноспектрального энергодисперсионного анализа и рентгеноструктурного анализа. Для подтверждения того, что был найден минерал с новой структурой ученым пришлось провести полную расшифровку структуры политипа, а затем провести сравнительный анализ с оригинальным арсеновагнеритом. Результаты исследований опубликованы в научном журнале Glass Physics and Chemistry.
«У обнаруженного нами политипа есть похожий синтетический аналог – LiFeSO4F, который потенциально видится, как материал для катодов в литий-ионных аккумуляторах. Более того, фосфатные аналоги минерала рассматриваются как модельные объекты для создания магний-ионного аккумулятора. Соответственно, наш минерал может выступить в качестве модельного объекта для расчетов, которые могут развить наши представления о природных материалов, перспективных для создания более эффективных магний-ионных батарей», – поясняет Андрей Шабалинский.
В ближайшее время планируется изучение ионной проводимости материала. Эта характеристика в том числе позволит определить пригодность нового политипа для возможного использования в качестве электролита в аккумуляторах. В исследовании приняли участие ученые из СПбГЭТУ «ЛЭТИ», ИХС РАН, Санкт-Петербургского государственного университета и Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН. Работа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ и Российского научного фонда.
