Группа исследователей из лаборатории природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики Кольского научного центра РАН при участии коллег из Московского и Санкт-Петербургского государственных университетов и Музейно-выставочного центра «Апатит» исследовала процесс преобразования паракелдышита в келдышит. Ученые также уточнили химическую формулу и кристаллическую структуру келдышита. Открытие может стать прорывом в сферах геохимии и минералогии. Результаты исследования опубликованы в журнале «Кристаллография».
В 1962 году минерал келдышит впервые обнаружили в Ловозерском массиве на Кольском полуострове. Он был назван в честь русского математика и президента Академии наук СССР Мстислава Келдыша. Недавно ученые пересмотрели его свойства, используя современные методы анализа, такие как рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия и химический микроанализ. Оказалось, что большинство образцов, ранее считавшихся келдышитом, на самом деле являются паракелдышитом — минералом, в котором меньше натрия и больше водорода. Чтобы понять, как паракелдышит может превратиться в келдышит, исследователи провели эксперименты в лаборатории, обрабатывая паракелдышит растворами соляной кислоты разной концентрации и температуры.
Эксперименты показали, что даже при несильном воздействии паракелдышит теряет значительную часть натрия. Если использовать более сильную кислоту и воздействовать дольше, то в структуре начинает формироваться келдышит. Главное в этом преобразовании — образование прочной водородной связи, которой нет в паракелдышите. Эта связь запускает изменения в структуре минерала. Так, в его цирконий-кремний-кислородном «скелете» происходят деформации, которые меняют форму каналов, по которым движутся ионы натрия. В итоге часть натрия покидает свои места, образуются определенные «пустоты», и это кардинально меняет свойства минерала.
Это исследование внесло важный вклад в российскую минералогию и материаловедение. Ученые более точно определили структуру кристаллов келдышита и родственных ему минералов. Они выяснили, как паракелдышит превращается в келдышит, и теперь могут предсказывать, как минералы будут меняться со временем в природе. Это помогает восстановить историю формирования пород Ловозерского массива, то есть узнать, какие химические процессы происходили в этой местности в прошлом.
Кроме того, исследователи обнаружили, что изученные минералы могут быть полезны в разных областях. Например, они могут хорошо проводить ионы, использоваться как молекулярные фильтры или поглощать тяжелые металлы. Из них можно синтезировать материалы с нужными свойствами, целенаправленно изменяя их структуру.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как был открыт новый класс соединений, влияющих на глобальный цикл углерода.
