Ученые СПбГУ открыли новый минерал, перспективный для создания аккумуляторов

Научная группа под руководством профессора кафедры кристаллографии Санкт-Петербургского университета Станислава Филатова обнаружила на Камчатке новый минеральный вид — петровит. Находку ученые назвали в честь выдающегося кристаллографа, профессора СПбГУ Томаса Георгиевича Петрова, который совместно со своими учениками Аркадием Гликиным и Сергеем Мошкиным первым в мире создал технологию выращивания ювелирного малахита. Результаты исследований опубликованы в журнале Mineralogical Magazine.

Уже более 40 лет профессор Санкт-Петербургского университета Станислав Филатов совместно с коллегами из других научных организаций России изучает минералогию шлаковых конусов и лавовых потоков фумарол на Камчатке, которые образовались после двух крупных извержений вулкана Толбачик — в 1975–1976 и 2012–2013 годах. Эта территория отличается особым минералогическим разнообразием — за последние годы исследователям удалось обнаружить здесь десятки новых минералов, многие из которых не имеют аналогов в мире.

Недавняя находка ученых СПбГУ, петровит Na₁₀CaCu₂(SO₄)₈, образует голубые глобулярные корочки из таблитчатых кристаллов, содержащих газовые включения. «Атом меди в кристаллической структуре петровита имеет необычную и очень редкую координацию семью атомами кислорода. Такую координацию имеет только пара соединений, а также минерал саранчинаит, который был открыт нашими коллегами из СПбГУ — научной группой профессора Олега Сийдры», — отметил руководитель проекта профессор Станислав Филатов.

Минерал состоит из атомов кислорода, серы натрия и меди, которые образуют пористый каркас. Пустоты соединены между собой каналами, по которым могут перемещаться относительно мелкие атомы натрия. Таким образом, ученые установили, что структурный тип петровита является перспективным для ионной проводимости и может использоваться в качестве катодного материала для натрий-ионных батарей.

«Сегодня наибольшую проблему для подобного использования представляет небольшое количество переходного металла — меди — в кристаллической структуре минерала. Возможно, ее можно будет решить с помощью синтеза соединения, обладающего такой же структурой, как и петровит, в лаборатории», — сообщил ученый.

Исследование выполнил коллектив ученых из разных научных организаций со всей страны. Минералогическую диагностику провела ведущий научный сотрудник Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН Лидия Вергасова — крупнейший специалист в области минералогии вулканических эксгаляций в России.

Сотрудник Института химии силикатов имени И. В. Гребенщикова, выпускник СПбГУ Андрей Шаблинский изучил кристаллическую структуру нового минерального типа и описал ее вместе с профессором СПбГУ, руководителем Кольского научного центра член-корреспондентом РАН Сергеем Кривовичевым.

Помимо этого Андрей Шаблинский провел рентгенофазовый анализ и вместе с руководителем группы, профессором СПбГУ Станиславом Филатовым определил оптические константы минерала. Химический состав минерала установила Светлана Москалева — научный сотрудник Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН.

Несмотря на то, что большинство последних открытий минералогов и кристаллографов СПбГУ связано именно с полуостровом Камчатка, много новых минералов ученые обнаруживают в самых необычных местах.

Среди находок 2008–2017 годов есть образцы из полярной Якутии, Кольского полуострова (месторождение Ковдор), Израиля (пустыня Негев), Греции, Танзании, ЮАР, Иордании и многих других. Подробнее об этих открытиях можно узнать на виртуальной выставке Минералогического музея СПбГУ на платформе IZI.Travel.

Для информации

Исследования были поддержаны грантом Российского фонда фундаментальных исследований № 18-29-12106.