Сотрудники лаборатории природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики Кольского научного центра РАН, совместно с коллегами из МГУ, СПбГУ и Музейно-выставочного центра «Апатит», провели комплексные исследования минералов группы келдышита, найденных в Ловозерском массиве Кольского полуострова. Их работа позволила уточнить механизм перехода паракелдышита в келдышит, а также усовершенствовать химическую формулу и кристаллическую структуру самого минерала. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе РАН.
Келдышит был впервые обнаружен на Кольском полуострове в 1962 году. Сейчас специалисты вновь исследовали его образцы, используя современные методы: рентгеноструктурный анализ, сканирующую электронную микроскопию и химический микроанализ.
Новые данные показали, что большинство минералов, ранее считавшихся келдышитом, на самом деле являются паракелдышитом, частично потерявшим натрий и протонированным. Механизм превращения одного минерала в другой был детально изучен с помощью лабораторных опытов: учёные подвергали паракелдышит гидролизу в растворах соляной кислоты разной концентрации и держали в разных температурных условиях.
В результате экспериментов выяснилось, что уже при мягких условиях паракелдышит теряет значительную часть натрия, а при большем времени реакции и большей кислотности в структуре начинается формирование келдышита. Ключевым фактором оказалась появляющаяся в келдышите водородная связь — её не было в исходном минерале. Эта связь вызывает изменения в цирконий-кремний-кислородном каркасе, что влияет на геометрию кристаллических каналов, по которым движутся ионы натрия. В освобождающихся позициях натрия появляются вакансии, что резко меняет физико-химические свойства минерала.
Благодаря новым исследованиям уточнённая формула келдышита теперь выглядит как Na□ZrSi₂O₆(OH), где □ обозначает вакансии.
Это подтверждает статус келдышита как самостоятельного минерала, несмотря на предложение объединить его формулу с паракелдышитом под Na₂ZrSi₂O₇. Работа учёных ещё раз показала, что использование современных методов позволяет пересматривать старые данные и открывать новые возможности для создания инновационных материалов.
Исследования стали заметным вкладом в минералогическую науку и материаловедение: теперь учёные лучше понимают структуру минералов группы келдышита, что важно для международных баз данных и фундаментальной минералогии.
Выясненный механизм трансформации помогает предсказывать изменения минералов в природе и восстанавливать геохимическую историю Ловозерского массива. Кроме того, учёные обнаружили, что эти минералы могут использоваться как ионные проводники, молекулярные сита и сорбенты тяжёлых металлов. Понимание влияния протонирования на структуру минералов открывает перспективы для целенаправленного создания новых материалов с заданными свойствами.
Томские ученые создают новые алмазные сплиттеры для синхротронных установок. Работы по контролю качества алмазных пластин будут идти с применением рентгеновской дифракции и топографии, а также подробных инженерных расчетов.