Группа ученых, возглавляемая кристаллографами Санкт-Петербургского госуниверситета, смогла синтезировать в лаборатории аналог юингита — самого сложного со структурной точки зрения минерала Земли.
Юингит — минерал, который был обнаружен в середине 2010-х годов в выработанной урановой шахте в Чехии. Он встречается очень редко, так как для его образования необходимы специфические термодинамические условия. Ученые смогли получить синтетический аналог, близкий по составу и кристаллической структуре к природному юингиту, путем сочетания низкотемпературного гидротермального синтеза и испарения при комнатной температуре.
Как отмечают исследователи, устойчивость юингитоподобного соединения несколько ниже, чем у натурального минерала. Тем не менее синтетическую фазу можно рассматривать как первичный и метастабильный (стабильный при не очень больших перегрузках) продукт реакции, который в условиях окружающей среды сможет перекристаллизоваться в более устойчивую форму минерала.
По словам доцента кафедры кристаллографии СПбГУ, руководителя исследования Владислава Гуржия, уникальность юингита заключается в его кристаллической структуре, основу которой составляют нанокластеры из атомов урана и карбонатных групп. Такие структурные комплексы не были известны до открытия минерала ни в природе, ни среди синтетических соединений, поэтому ученые СПбГУ и захотели воссоздать в лаборатории это уникальное творение природы.
«У нашей группы довольно богатый опыт создания аналогов минералов в лабораторных условиях. Но, даже имея такой опыт, мы работали над экспериментом почти полтора года — столько времени потребовалось на налаживание протокола синтеза для получения достаточно крупных кристаллов, которые дали нам достоверную структурную модель», — подчеркнул Владислав Гуржий.
Соединение, полученное в лаборатории, немного отличается по составу от природного. Так, в структуре природного минерала уран-карбонатные кластеры связываются через атомы магния и кальция, а синтетический содержит только кальций. Однако это никак не сказывается на принципе упаковки нанокластеров в кристаллической структуре.
Кроме научного интереса исследование представляет и практическую ценность, поскольку даже на выработанных месторождениях вроде шахты Плавно остается значительное количество урана в рассеянной форме.
«Поняв механизм вторичного минералообразования (перекристаллизации), в результате которого получается юингит, можно будет контролировать процессы выноса урана в окружающую среду. Или, наоборот, создать условия, при которых будет возможно перевести уран в растворенную форму, чтобы он стал менее опасен для человека», — рассказал Владислав Гуржий.
Пресс-служба СПбГУ
Нет комментариев