Группе ученых под руководством кристаллографов СПбГУ удалось в лабораторных условиях синтезировать аналог самого сложного по структуре минерала Земли — эвингита. Результаты исследования опубликованы в Материалах.
Эвингит — это минерал , который был обнаружен в середине 2010-х годов на заброшенном урановом руднике Плавно, расположенном в Чехии. Это самый сложный минерал, который существует на Земле. Более того, из-за специфических термодинамических условий, необходимых для его образования, минерал считается очень редким.
Исследователям удалось синтезировать аналог с составом и кристаллической структурой, близкими к природному эвингиту, путем сочетания низкотемпературного гидротермального синтеза и выпаривания при комнатной температуре.
Как указали ученые, стабильность найденного минерала несколько выше, чем у синтетического соединения (согласно визуальным наблюдениям и экспериментальным исследованиям). Однако синтетическую фазу можно рассматривать как первичный и метастабильный продукт реакции, который в дальнейшем рекристаллизуется в более стабильную форму в условиях окружающей среды.
Владислав Гуржий — доцент кафедры кристаллографии СПбГУ, председатель Научного комитета Института наук о Земле и главный научный сотрудник исследования. По его словам, уникальность эвингита заключается в его кристаллической структуре, основу которой составляют нанокластеры атомов урана и карбонатных групп.
Такие структурные комплексы не были известны до открытия минерала ни в природе, ни среди синтетических соединений . Поэтому ученые Санкт-Петербургских университетов захотели синтезировать это уникальное творение природы в лабораторных условиях.
«У нашей команды достаточно большой опыт получения минеральных аналогов в лабораторных условиях и синтеза новых соединений с минералоподобной структурой. Однако даже с таким опытом мы работали над экспериментом почти полтора года. Именно столько времени потребовалось установить протокол синтеза для получения достаточно крупных кристаллов, чтобы можно было получить достоверную структурную модель», — сказал Владислав Гуржий.
Соединение, полученное исследователями в лаборатории, немного отличается по составу от природного. В структуре минерала кластеры уранилкарбоната связаны через атомы магния и кальция, в то время как синтетическое соединение содержит только кальций. Однако это не влияет на принцип упаковки нанокластеров в кристаллической структуре .
Помимо фундаментального научного интереса, это исследование имеет и вполне практическую ценность, поскольку даже в истощенных месторождениях, подобных руднику Плавно, значительное количество урана остается в рассеянном виде.
«Поняв механизм вторичного минералообразования (перекристаллизации), в результате которого образуется эвингит, можно будет управлять процессами выноса урана в окружающую среду. Или, наоборот, это позволит создать условия при котором при необходимости можно будет перевести уран в растворенную форму, чтобы он стал менее опасным для человека», — добавил Владислав Гуржий.
Теги: кристалл
