Новые минералы и синтетические аналоги: кристаллогенезис и особенности кристаллохимииНИР

New minerals and synthetic analogues: crystallogenesis and crystal chemistry

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Синтез кристаллов и исследование структур новых минералов различного генезиса, а также синтетических соединений с потенциально важными физическими свойствами
Результаты этапа: ииииииииииииииииииииииииииииии
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Кристаллохимия минералов и их синтетических аналогов
Результаты этапа: Проведены экспериментальные исследования состава и кристаллических структур минералов и синтетических аналогов оксосолей из различных классов, наиболее распространенных в Земной коре: силикатов, фосфатов, боратов, а также борофосфатов и молибдатов. Использованы различные методы получения кристаллов, имитирующие как высокотемпературные условия кристаллизации (раствор-расплавный синтез), так и гидротермальный среднетемпературный процесс. Порошковая рентгеновския дифракция (метод Ритвельда) и монокристальный рентгеноструктурный анализ позволили получить отвечающие уровню мировых стандартов данные о кристаллических структурах потенциально новых и редких минералов, а также их синтетических аналогов. Надежные структурные характеристики явились необходимой основой проведения кристаллохимического анализа и последующих обобщений, в том числе выявления корреляций между структурными особенностями изученных природных и синтетических кристаллов, их свойствами и генезисом. В ходе работ этапа 2017 года участниками НИР опубликовано 30 статей в ведущих отечественных и зарубежных периодических научных изданиях, в том числе 10 статей в высокорейтинговых журналах из списка ТОП25, одна монография, представлены доклады на конференциях различного уровня в России и за рубежом. В рамках работ по проекту защищена кандидатская диссертация.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Особенности кристаллохимии новых минералов и синтетических аналогов в контексте генезиса
Результаты этапа: В лабораторных условиях поставлены эксперименты по синтезу аналогов минералов фосфатов, ванадатов, боратов и борофосфатов. Методами монокристального рентгеноструктурного анализа и порошковой дифрактометрии установлены кристаллические структуры новых и редких минералов, а также синтетических кристаллов различного состава и генезиса. Изучены магнитные свойства новых фосфатов и ванадатов, содержащих магнитно-активные ионы переходных металлов первого ряда, термодинамические свойства ряда минералов из разных химических классов. Исследованы ИК-спектры и ионная проводимость твердых растворов фосфатов-арсенатов со структурой Sc2(WO4)3, методом межатомных потенциалов проведено моделирование твёрдых растворов Ca1-xNax/2Gdx/2MoO4, оценены их структурные, физические и термодинамические свойства и дан анализ локальной структуры. В рамках изучения фазовых соотношений в сложных системах RM3(BO3)4–(K2Mo3O10–B2O3–R2O3) (R–иттрий и лантаноиды) (M- Al, Cr) выращены монокристаллы боратов составов (Er,Yb):GdAl3(BO3)4, (Er,Yb):LuAl3(BO3)4, GdСr3(BO3)4, TbСr3(BO3)4, SmСr3(BO3)4, исследованы их оптические и магнитные свойства. В системе RMgB5O10 (R – La, Gd, Y) с применением в качестве растворителя K2Mo3O10 впервые получены кристаллы (Er, Yb):YMgB5O10 оптического качества. На основе проведенных экспериментальных исследований для ряда минералов и синтетических аналогов установлены корреляции в цепочке «условия образования ‒ химический состав ‒ кристаллическая структура ‒ физические свойства.
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Новые минералы и синтетические фазы: сравнительная кристаллохимия
Результаты этапа: Новые экспериментальные данные, полученные в результате выполнения этапа 2019 года, а также их кристаллохимический анализ и последующие обобщения позволили констатировать следующее. Синтезированы кристаллы 15 новых соединений, изучены их кристаллические структуры и сделан прогноз физических свойств. Проведены кристаллохимические корреляции между новыми синтетическими фазами и минеральными аналогами. Выделены гомологические серии и морфотропные ряды соединений; выявлены параметры, обусловливающие смену структурных типов в рядах формульных аналогов различного химического состава, а также границы преобразований. В 2019 году участниками НИР опубликовано 36 статей в ведущих отечественных и зарубежных научных изданиях, в том числе 7 статей в высокорейтинговых журналах из списка ТОП25, представлены доклады на конференциях различного уровня в России и за рубежом. В рамках работ по проекту защищена диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук.
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Перспективные физические свойства синтетических аналогов минералов в контексте особенностей кристаллохимии
Результаты этапа: Исследованы закономерности кристаллизации минералоподобных соединений в различных модельных экспериментах, имитирующих условия формирования минералов на различных стадиях кристаллогенезиса в природе. Использованные методы характеристики вещества (рентгенодифракционные, спектральные, компьютерного полуэмпирического моделирования) позволили получить новую научную информацию по кристаллохимии и физическим свойствам минералов и их синтетических аналогов. Основные полученные результаты за 2020 год сводятся к следующнму: - опубликовано два обзора, посвященных описанию кристаллохимии и физических свойств синтетических аналогов минералов как матриц для дизайна магнитных материалов и материалов для электродов щелочных аккумуляторов; - в рамках исследования особенностей кристаллизации, кристаллохимии и свойств минералов пегматитов проведено комплексное изучение строения и свойств новых фосфатов и силикатов с атомами щелочных и переходных металлов; - показана решающая роль минерализаторов при синтезе новых йодатов со структурами, обладающих перспективными физическими свойствами, а также соединений, которые могут быть обнаружены в природе; - установлено, что образец смешанного силикатно-фосфатного состава, характеризующийся рентгенодифракционной картиной монокристалла, представляет собой гетерогенный эпитаксиальный сросток фосфатной и силикатной фаз с близким кристаллическими структурами минералов ортоклаза и парацельзиана; - методами теоретического полуэмпирического моделирования рассчитаны термодинамические свойства смешения твердых растворов MgSiO3 и CaSiO3, содержащих РЗЭ при давлениях верхней части нижней мантии Земли. Показано что тяжелые РЗЭ аккумулируются преимущественно в бриджманите MgSiO3, а легкие РЗЭ в CaSiO3-перовските; полученные данные применимы для интерпретации микроэлементного состава включений в природных алмазах из кимберлитов; - методом порошковой рентгенографии проведены исследование ряда минералов и синтетических соединений, многие из которых обладают технологически важными свойствами (иммобилизация радиоактивных отходов, ионная проводимость, сырье для производства стекла и др.); - показано, что водный борофосфат лития и алюминия Li3{Al2[BP4O16]}2H2O, полученный в гидротермальных условиях, содержит подвижные ионы лития в каналах кристаллической структуры, что предполагает вероятность использовано нового соединения при разработке Li-проводящих материалов; - выявлены структурные особенности Ga и Ge содержащих турмалинов, характерные черты их колебательных спектров при нормальных условиях и повышенном давлении, проведено моделирование динамики решетки, зафиксирована смена механизма сжатия при давлении ~18 ГПа, которая может свидетельствовать о фазовом переходе; - на основе моделирования шеелитоподобных твердых растворов методом межатомных потенциалов показано, что твердые растворы в системе CaMoO4 – NaGd(MoO4)2, перспективные для использования в технологии светодиодов белого цвета и лазерных применений, существуют во всем диапазоне составов и близки к идеальным; - установлены условия выращивания монокристаллов RMBO, (R=La, Gd, Y) оптического качества для применения в лазерах с диодной накачкой, работающих в спектральном диапазоне 1060 и 1500 нм. Стинтезированы методом спонтанной кристаллизации из сложного раствора-расплава монокристаллы ErCr3(BO3)4, TbCr3(BO3)4 и YbCr3(BO3)4, со струкутрами хантита или доломита, пригодные для изучения их физических свойств. В 2020 году участниками НИР опубликовано 30 статей в ведущих отечественных и зарубежных научных изданиях, в том числе 5 статей в высокорейтинговых журналах из списка ТОП25, представлено 5 докладов на конференциях.
6 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Новые минералы и синтетические аналоги: кристаллогенезис и особенности кристаллохимии
Результаты этапа:
7 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Новые минералы и синтетические аналоги: кристаллогенезис и особенности кристаллохимии
Результаты этапа:
8 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Новые минералы и синтетические аналоги: кристаллогенезис и кристаллохимические особенности
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".