Вулкан преподнес сюрприз геологам
Этим летом во время экспедиции на Камчатку ученые кафедры кристаллографии Санкт-Петербургского госуниверситета 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.
Последние шесть лет научная группа под руководством профессора СПбГУ Олега Сийдры изучает фумаролы вулкана Толбачик — небольшие трещины и отверстия, по которым поднимаются струи паров и газов, выделяющихся из магмы. Кристаллическая структура и свойства найденных в этот раз минералов не имеют даже близких аналогов среди синтетических соединений или известных групп минеральных видов.
Например, в состав сложного ванадат-арсената алеутита входят одновременно 13 химических элементов. В его структуре необычные комплексы с медью формируют фрагменты из сеток кагомэ. Такие элементы, отмечает О.Сийдра, демонстрируют очень интересные магнитные свойства.
«Кроме того, алеутит относится к классу веществ, распространенных среди синтетических соединений, но редких для минералов, так называемых солей включения (salt-inclusion solids). В широких каналах алеутита располагается спектр элементов в виде электронейтральных хлоридных комплексов с одновалентной медью, калием, свинцом, рубидием и цезием. Из-за образования фрустрированных комплексов с медью алеутит должен проявлять свойства спиновой квантовой жидкости. В теории использование его свойств поможет создать защищенный от ошибок квантовый компьютер», — поясняет Олег Иоханнесович.
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 (см. рисунок). Синтетические соединения схожего с ительменитом состава используются в качестве натрий-ионных батареек и аккумуляторов.
Корякит, названный в честь другого народа, коряков, необычен не только для минералов. Безводные сульфаты переходных металлов редки и образуются практически исключительно на фумаролах действующих вулканов или в местах, где происходят угольные пожары. Кристаллическая структура корякита относится к одному из наиболее изучаемых материалов — НАСИКОНу (Na Super Ionic CONductor). Эти соединения также активно используются при производстве батареек и аккумуляторов. Известно более сотни НАСИКОНов, однако именно такой состав, как у камчатской находки, раньше никогда не встречался.
Кристаллическое строение корякита получилась очень необычным. Оно похоже на структуру простого безводного сульфата алюминия. Но часть алюминия в нем заменена на магний, что позволило зайти в каналы ионам калия и натрия. Именно последнее обстоятельство и позволяет рассматривать находку в качестве перспективного прототипа материала для микроэлектроники.
Пресс-служба СПбГУ
Нет комментариев