Ученые Федерального исследовательского центра Кольский научный центр РАН и Санкт-Петербургского государственного университета синтезировали новое соединение состава NaCu₁₂ (Si₂O₇)₄Cl. Соединение было получено методом химического транспорта в замкнутой системе. Исследователи поместили смесь реагентов в кварцевую ампулу, которую запаяли и нагрели до 650 °С. Среди ожидаемых продуктов реакции они обнаружили небольшие синие кристаллы, образование которых связано с неожиданной реакцией компонентов с материалом самой кварцевой ампулы.
Для расшифровки атомной структуры ученые применили рентгеноструктурный анализ. Оказалось, что атомы в кристалле организованы в тетрагональной сингонии. Самой интригующей особенностью структуры стали уникальные кластеры из 12 атомов меди и 24 атомов кислорода. Эти кластеры имеют форму сложной усеченной бипирамиды, где каждый атом меди окружен четырьмя атомами кислорода, образуя почти идеальные квадраты. Эти медно-кислородные кластеры связаны в прочный трехмерный каркас с помощью дисиликатных групп, создавая устойчивую конструкцию.
Топология этого каркаса соответствует объемно-центрированной кубической решетке, одной из фундаментальных архитектур в кристаллографии. Внутри каркаса остаются полости, где располагаются ионы хлора и натрия, обеспечивающие электронейтральность всей структуры. При этом ионы демонстрируют необычную подвижность, перемещаясь между симметричными положениями. Анализ показал, что новая структура не имеет аналогов среди известных соединений.
Открытие нового типа кластера имеет важное значение и открывает перспективы для материаловедения. Сложная архитектура может порождать необычные магнитные свойства, которые еще предстоит изучить. Кроме того, структура с развитой системой полостей и подвижными ионами может проявлять ионную проводимость или выступать в роли молекулярного сита. Новое соединение становится очередным «строительным блоком» для конструирования материалов с заданными свойствами.
Ранее ученые предложили получать коагулянт для очистки воды из угольной золы.
